تحليل عددي ديناميك غيرخطي آشوبناك خودرو به همراه طراحي كنترل‌كننده آشوب به روش فازي- لغزشي ترمينال سريع

Numerical analysis of chaotic dynamics in vehicle along with design of chaos controller using fuzzy fast terminal sliding mode control

در اين مقاله به كنترل ارتعاشات آشوبناك خودرو هنگام عبور از ناهمواري‌هاي متناوب سطح جاده با استفاده از روش كنترل فازي- لغزشي ترمينال سريع پرداخته شده است. براي اين منظور مدل نصف خودرو شامل رفتار غيرخطي فنر و دمپرهاي سيستم تعليق و تايرها در نظر گرفته شده است. در ابتدا معادلات ديناميكي حاكم بر مسئله با استفاده از قوانين نيوتن- اويلر استخراج شده و با روش عددي رانگ- كوتاي مرتبه چهارم حل مي‌شوند. به منظور تحليل ديناميكي آشوب، پس از شبيه‌سازي سيستم مدار باز، رفتار ديناميك غيرخطي سيستم توسط روش‌هايي همچون نمودارهاي دوشاخگي، تابع چگالي طيف توان، مسيرهاي حركت صفحه فازي، مقاطع پوانكاره و بيشينه نماي لياپانوف مورد بررسي قرار مي‌گيرد. با مشخص‌شدن محدوده‌هاي آشوبناك رفتار ديناميكي سيستم و شناسايي مقادير بحراني پارامترهاي كنترلي مشاهده مي‌شود كه درحالت كنترل‌نشده اين سيستم داراي رفتار آشوبناك است. سپس به منظورحذف ارتعاشات آشوبناك سيستم، سيگنال‌هاي كنترلي با استفاده از الگوريتم نوين كنترل مود لغزشي ترمينال سريع توليد مي‌شوند كه گين‌هاي كنترلي آن با منطق فازي محاسبه مي‌گردند. نتايج به‌ دست‌ آمده از شبيه‌سازي سيستم كنترلي فازي- لغزشي ترمينال سريع حاكي از پايدارسازي و حذف رفتار آشوبناك در ارتعاشات پديدار شده در خودرو است و همچنين رفتار ديناميكي نامنظم سيستم را در محدوده‌هاي آشوبناك در زمان مناسبي بهبود مي‌دهد.

In this paper, chaos control in the vehicle during passaging of intermittent roughness has been investigated using a fuzzy fast terminal sliding mode control method. For this purpose, the nonlinear half model for the vehicle is considered due to the nonlinear behavior of the springs and dampers used in the suspension system and tires. Initially, the dynamical equations of motion are derived using the Newton-Euler laws and then are solved using the fourth-order Runge-Kutta method. To analyze the chaotic dynamics, the nonlinear dynamic system is studied by specific techniques for identifying the chaotic behaviors such as frequency response diagrams, bifurcation diagrams, frequency spectra, phase plane trajectories, Poincare¢ section and max Lyapunov exponent. Therefore, using these methods, the chaotic zones along with the critical values in order to excite chaos based on the input force of the road surface are depicted on the uncontrolled model. Consequently, to eliminate this chaotic behavior, the control signals in the active suspension system are generated using the novel fuzzy fast terminal sliding mode control algorithm. According to the simulation results of the feedback system, the unwanted vibrations in the suspension system can be stabilized at a proper time via the efficient fuzzy fast terminal sliding mode controller besides the rejection of the irregular chaotic behaviors.