بررسي پايداري سمتي يك خودروي مفصلي مبتني بر صفحه فاز

Directional Stability Analysis of the Articulated Vehicle Based on Phase Plane

در خودروي مفصلي تاكنون در مرجعي اهميت تنظيم و يا محدود نمودن زاويه لغزش جانبي به عنوان مهمترين كميت حركتي مورد بررسي قرار نگرفته است. حال آن كه رفتار ديناميكي مناسب آن ها از اهميت بالايي برخوردار مي باشد. در اين پژوهش بر مبناي يك مدل صفحه اي از خودروي مفصلي و با اتخاذ يك روش مناسب اهميت اين كميت مورد بررسي قرار مي گيرد. در اين مقاله پس از آشنايي با پژوهش هاي پيشين ، به تشريح مدل خودروي مفصلي مي پردازيم. مدل انتخابي، يك مدل 14 درجه آزادي صحه گذاري شده از خودروي مفصلي است كه ديناميك سويي خودرو را شبيه سازي مي نمايد. در مبحث تحليل پايداري از روش صفحه فاز مبتني بر مدل غير خطي سه درجه آزادي خودروي مفصلي كه درجات آزادي اصلي در حركت صفحه اي را در بر مي گيرد، استفاده مي شود. در اين بخش با ثابت در نظر گرفتن سرعت طولي خودرو به عنوان شرط بحراني، به رسم صفحه فاز كشنده با دو متغير زاويه لغزش جانبي و سرعت چرخشي خودروي مفصلي پرداخته و نواحي پايدار و ناپايدار را از يكديگر تفكيك مي نماييم. سيستم هاي فازي تخمين گر بر اساس مدل فازي تاگاكي سوگينو پايه ريزي شده اند و با توجه به نتايج حاصل از صفحه فاز يك محدوده پايدار براي حركت خودروي مفصلي را ارايه مي دهند. در نهايت با طراحي دو سيستم كنترلي پي-دي بر مبناي محدوده پايدار، جهت كنترل زاويه مفصل و زاويه لغزش جانبي، كاربرد صفحه فاز در بررسي پايداري را پررنگ تر جلوه مي-دهيم. در انتها تحليل نتايج و تست روش بر مبناي مدل كامل خودرو ارايه مي گردد.

In articulated vehicle, the importance of adjustment or confinement of the side slip angle has not yet been investigated. However, its proper dynamic behavior is of great significance. In this research, based on a planar model of articulated vehicle and adopting a proper method, the significance of this quantity is examined. In this article, after a review of the literature, the articulated vehicle model is clarified. The selected model is a validated model of articulated vehicle with 14 degrees of freedom that simulates the vehicle’s directional dynamics. In the stability analysis, phase plane method based on the nonlinear model of articulated vehicle with three degrees of freedom is used, which includes the major degrees of freedom in planar motion. In this section, the traction phase plane is drawn via two variables, the side slip angle and the rotational velocity of the articulated vehicle by terms of constant longitudinal velocity of the vehicle as the critical condition and then stable and unstable zones are separated. Fuzzy estimator systems have been based on the Takagi-Sugeno fuzzy model and offer a stable range for the articulated vehicle’s motion according to the results from the phase plane. Finally, the application of phase plane in studying the stability ismagnified by designing two control systems based on the stable range, in order to control the articulation angle and the side slip angle. Eventually, the results are analyzed, and the method is tested based on the vehicle’s full model.