روش‌های تنظیم ارتفاع خودرو با استفاده از تعلیق بادی

نوع مقاله: مقاله ترویجی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

تنظیم ارتفاع در وسایل نقلیه سبک و سنگین برای اهدافی از قبیل بهبود کیفیت سواری، افزایش پایداری، جلوگیری از برخورد کف خودرو به زمین، کاهش نیروی پسا و غیره به‌کار گرفته می‌شود. در این مقاله، سیستم تعلیقی که وظیفه تغییر ارتفاع خودرو را برعهده دارد از نوع بادی است. در تعلیق بادی به جای فنر مارپیچ از بالشتک‌های بادی استفاده می‌شود.‌ در ادامه دو مدل تجربی و تئوری آورده ‌شده که خواص ترمودینامیکی گاز داخل فنر را ‌مدل‌سازی می‌کند و سپس به مدل‌سازی دینامیکی خودرو پرداخته می‌شود. با معرفی کنترل‌کننده مد لغزشی می‌توان به صحت عملکرد این کنترل‌کننده پی‌برد. زیرا با استفاده از این کنترل‌کننده و شبیه‌سازی‌های انجام شده در نرم‌افزارهای متلب سیمولینک و کارسیم[i] می‌توان متوجه شد که تغییر ارتفاع خودروها در حالت تراز انجام می‌شود. در تنظیم ارتفاع به علت وجود بارهای نامتوازن برروی فنرهای بادی باعث می‌شود خودرو نتواند موقع تغییر ارتفاع در حالت تراز بماند. برای حل این مشکل شیرهای سلونوئیدی در هر فنر به صورت مستقل با فرکانس‌های مشخصی باز و بسته می‌شوند که خودرو از حالت تراز بودن درحین تغییر ارتفاع خارج نشود. با مشاهده نمودارهای رفتار دینامیکی خودرو که در نرم‌افزار کارسیم انجام گرفته است؛ می‌توان متوجه شد که الگوریتم کنترلی مد لغزشی می‌تواند این تغییر ارتفاع را کنترل کند و  خودرو در حالت تراز باقی بماند.



[i].CarSim

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Air suspension, https://en.wikipedia.org/wiki/Air_suspension, (2019, August 10)

[2] Kim, Hyunsup, and Hyeongcheol Lee, "Height and leveling control of automotive air suspension system using sliding mode approach", IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2011, Vol.60, no.5, pp.2027-2041.

[3] Ikemoto, Hiroyuki, Shuuichi Buma, Toshio Aburaya, Takashi Yonekawa, Toshio Onuma, Tsukasa Watanabe, and Toshiaki Hamada, "Hydraulic active suspension system for a vehicle performing vehicle height feedback control", U.S. Patent 5,162,995, issued November 10, 1992.

[4] Wang, Ming, Sizhong Chen, and Yuzhuang Zhao, "Investigation on vehicle height control algorithm based on UKF observer", In 2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, IEEE, 2016, pp.822-827.

[5] Sun, XiaoQiang, Long Chen, ShaoHua Wang, and Xing Xu, "Vehicle height control of electronic air suspension system based on mixed logical dynamical modelling", Science China Technological Sciences, 2015, Vol.58, no.11, pp.1894-1904.

[6] Muluka, Venu. "Optimal suspension damping and axle vibration absorber for reduction of dynamic tire loads." Master Thesis, Concordia University, 1998.

[7] Polytropic process, https://en.wikipedia.org/wiki/Polytropic_process, (2019, August 10)

[8] Adiabatic process, https://en.wikipedia.org/wiki/Adiabatic_process , (2019, August 10)

[9] Ogawa, Kazuo, Kunihito Satoh, and Takaaki Enomoto, "Development of damping control system for air suspension", JsAE Review, 1996, Vol.17, no.3, pp.322-324.

[10] Li, Zhong-Xing, Jian-Yu Huang, Hong Jiang, and Hong-Tao Xue, "Game Control of Multi-agent Damper System for Laterally Interconnected Air Suspension", Journal of Applied Science and Engineering, 2018, Vol.21, no.2, pp.241-252.

[11] Xie, Zhengchao, Pak Kin Wong, Jing Zhao, Tao Xu, Ka in Wong, and Hang Cheong Wong, "A noise-insensitive semi-active air suspension for heavy-duty vehicles with an integrated fuzzy-wheelbase preview control", Mathematical Problems in Engineering 2013.

[12] Hung, San-Shan, Chia-Ning Hsu, Chang-Chou Hwang, and Wen-Jan Chen, "Based on Artificial Neural Network to Realize K-Parameter Analysis of Vehicle Air Spring System", In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing 2017, Vol.86, no.1, p.012023.

[13] Mehra, Raman K., Jayesh N. Amin, Karl J. Hedrick, Carlos Osorio, and Srinivasan Gopalasamy, "Active suspension using preview information and model predictive control", In Proceedings of the 1997 IEEE international conference on control applications, IEEE, 1997, pp.860-865.

[14] Sun, Weichao, Zhengli Zhao, and Huijun Gao, "Saturated adaptive robust control for active suspension systems" IEEE Transactions on industrial electronics, 2012, Vol.60, no.9, pp.3889-3896.

[15] Yamashita, M., K. Fujimori, C. Uhlik, R. Kawatani, and H. Kimura, "H/sub infinity/control of an automotive active suspension", In 29th IEEE Conference on Decision and Control, IEEE, 1990, pp.2244-2250.

[16] Yang, Jann N., and Anil K. Agrawal, "Semi-active hybrid control systems for nonlinear buildings against near-field earthquakes", Engineering structures, 2002, Vol.24, no.3, pp.271-280.

[17] Emura, Junichi, Shinobu Kakizaki, Fumiyuki Yamaoka, and Michiya Nakamura, "Development of the semi-active suspension system based on the sky-hook damper theory", SAE transactions, 1994, pp.1110-1119.

[18] Hirose, Masanori, Seiichi Matsushige, Shuichi Buma, and Kohji Kamiya, "Toyota electronic modulated air suspension system for the 1986 Soarer", IEEE Transactions on industrial electronics, 1988, Vol.35, no.2, pp.193-200.

[19] Kawagoe, Kenji, Hideo Ito, and Masatsugu Yokote, "Height control system for automotive suspension system with vehicle driving condition dependent variable target height", U.S. Patent 5,083,275, issued January 21, 1992.

[20] C. Yuexia, C. Long, W. Ruochen, X. Xing, S. Yujie, and L. Yanling, “Modeling and test on height adjustment system of electrically-controlled air suspension for agricultural vehicles,” Int. J. Agric. Biol. Eng., vol. 9, no. 2, pp. 40–47, 2016.

[21] Sun, Xiao-Qiang, Ying-Feng Cai, Chao-Chun Yuan, Shao-Hua Wang, and Long Chen, "Fuzzy sliding mode control for the vehicle height and leveling adjustment system of an electronic air suspension", Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2018, Vol.31, no.1, p.25.

[22] Ozkop, Emre, Ismail H. Altas, H. Ibrahim Okumus, and Adel M. Sharaf, "A fuzzy logic sliding mode controlled electronic differential for a direct wheel drive EV", International Journal of Electronics, 2015, Vol.102, no.11, pp.1919-1942.

[23] Lin, Jiongkang, Ka Wai Eric Cheng, Zhu Zhang, Norbert C. Cheung, and Xiangdang Xue, "Adaptive sliding mode technique-based electromagnetic suspension system with linear switched reluctance actuator", IET Electric Power Applications, 2014, Vol.9, no.1, pp.50-59.

[24] Utkin, Vadim, and Hoon Lee, "Chattering problem in sliding mode control systems", In International Workshop on Variable Structure Systems, IEEE 2006, VSS'06, pp.346-350.

[25] Zepeng, Gao, Nan Jinrui, Liu Lian, and Xu Xiaolin, "Research on air suspension control system based on fuzzy control", Energy Procedia, 2017, Vol.105, pp.2653-2659.