تركيب سيستم‌هاي ترمز فعال و تعليق نيمه‌ فعال جهت بهبود پايداري چرخشي و غلتشي خودرو

Combination of active braking and semi-active suspension systems to improve the roll and yaw vehicle stability

اين مقاله، تركيبي از سيستم‌هاي فعال شاسي جهت بهبود پايداري چرخشي و غلتشي خودرو با استفاده از سيستم‌هاي ترمز فعال و تعليق نيمه‌فعال را ارائه مي‌كند. سيستم ترمز فعال طراحي‌شده بر‌اساس كنترل مود لغزشي، احتمال واژگوني خودرو را با كاهش سرعت طولي و شتاب جانبي كاهش مي‌دهد. همچنين، يك سيستم تعليق نيمه‌فعال به روش كنترل فازي جهت بهبود پايداري غلتشي طراحي شده كه اثر شتاب جانبي را بر زاويه غلت و سرعت آن كاهش مي‌دهد. نرخ انتقال بار جانبي، به‌عنوان معيار واژگوني انتخاب مي‌شود كه بر‌پايه زاويه غلت و شتاب‌هاي عرضي و غلتشي مي‌باشد. يك مدل ديناميكي خودرو در محيط نرم‌افزار آدامز ساخته مي‌شود كه شامل زيرسيستم‌هاي تعليق عقب و جلو، ترمز و فرمان، مدل تاير و بدنه مي‌باشد. ويژگي‌هاي غير‌‌‌خطي تايرها، بوش‌ها، فنر‌ها و ميراگرها نيز در اين مدل لحاظ شده‌اند. بنابراين مدل، عملكرد ديناميكي خودرو را به‌طور دقيق بيان مي‌كند. الگوريتم كنترلي تحت مانور‌هاي زاويه پله فرمان و تعويض مسير با استفاده از شبيه‌سازي مشترك نرم‌افزار‌هاي آدامز و متلب ارزيابي مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه سيستم طراحي‌شده با كنترل‌كننده‌هاي تركيبي در مقايسه با سيستم‌هاي جداگانه ترمز فعال و تعليق نيمه‌فعال به‌خوبي مي‌تواند پايداري چرخشي و جلوگيري از واژگوني خودرو را بهبود بخشد.

This paper presents a combined use of active chassis systems to enhance vehicle roll and yaw stability using semi-active suspension and active braking systems. The designed active braking system based on sliding mode control reduces the probability of vehicle rollover by decreasing the longitudinal velocity and lateral acceleration. Also, a semi-active suspension is proposed through fuzzy control method to improve the vehicle roll stability, which attenuates the effect of lateral acceleration on roll angle and roll rate. The lateral load transfer ratio is selected as the rollover index based on roll angle and lateral and roll accelerations. A vehicle dynamics model is built in the ADAMS environment, which includes subsystems of steering, braking and front and rear suspension, tire model and body. Also, the nonlinear characteristics of tires, bushings, springs and dampers are considered in the model. So, it can accurately express the dynamics performance of the vehicle. The control algorithm is evaluated under step steer and lane change maneuvers utilizing MATLAB and ADAMS co-simulation. Simulation results show that the proposed system with combined controllers can effectively improve the vehicle yaw stability and the rollover prevention compared with the only active braking and semi-active suspension systems.