Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Ebrahimi,Ahmad Ghaderi,Masood Hajian
محمد ابراهیمی (استاد راهنما) احمد قادری (استاد راهنما) مسعود حاجیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Seyed abolafazl Mortazavizadeh
سیدابوالفضل مرتضوی زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393
After a brief introduction on vehicle steering system and its history of development and promotion, steer-by-wire (SBW) system as the best candidate for future vehicle steering is introduced. Reliability improvement as the most important challenge of the SBW system, is the main target of this project. Firstly, the SBW system and its components are introduced in detail and the accepted level of reliability for such system is discussed based on what is disseminated in authentic standards. Then, the proposed relevant techniques proposed so far in literature for SBW system reliable development are reviewed. These include application of mechanical backup, mechanical redundancy, analytical redundancy, change in control method, all-wheel drive structure, and advanced control techniques. In this way, several control techniques are investigated and finally, one of the best ones is used for the introduction of the SBW system proposed in this thesis. In order to improve the SBW system reliability, new methods are presented to have a fault-tolerant SBW system against angle, electrical voltage current, and torque sensors’ faults. A fault detection, isolation and reconstruction (FDIR) unit has a key role for SBW system to do its tasks in faulty conditions without any catastrophic interruption. The FDIR unit benefits from various techniques including comparing sensors outputs, control method alteration, virtual sensors and open-loop control methods. After system introduction and theoretical discussion, the SBW system is simulated in MATLAB/Simulink. The electric motors are simulated by using dynamic equations and controlled using vector control technique in rotor-reference frame and employing SV-PWM inverter. Then, these two electric motor-drives are controlled using the proposed control scheme to study the SBW system performance. Also, the CarSim software is used to investigate the vehicle dynamic behavior equipped with the proposed SBW system. The angle and torque estimation are added in next step. Afterwards, a FDIR unit is developed in order to detect possible faults in voltage, current, angular position and torque sensors with the aim of faulty sensor isolation and output reconstruction using alternative analytical solutions. The proposed SBW system performance under various faulty conditions is investigated. Implementing the FDIR unit, the proposed SBW system can endure faults in different sensors and keep working without any interruption.
فارسی در این رساله، پس از ارائه مقدمه ای بر سیستم های فرمان خودرو و تاریخچه رشد و تکامل آنها، سیستم فرمان باسیم به عنوان نسل آتی این سیستم ها معرفی شده است. با در نظر گرفتن اصلی ترین چالش پیش روی این سیستم، یعنی قابلیت اطمینان، این پژوهش هدف گذاری شده است. نخست، این سیستم و اجزای آن به طور کامل معرفی شده است و سپس قابلیت اطمینان قابل قبول از نظر استانداردها برای این سیستم تشریح شده است. سپس با مروری بر مراجع، راهکارهای ارائه در مراجع شامل استفاده از سیستم فرمان مکانیکی رزرو، افزونگی تحلیلی، تغییر روش کنترلی، بهره گیری از ساختار دومحوری و استفاده از روش های کنترلی پیشرفته مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس، دیگر روش های احتمالی برای کنترل این سیستم ارزیابی شده و در نهایت یکی از این روش ها به عنوان مدل پیشنهادی برای این سیستم انتخاب شده است. در مرحله بعد به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم، روش هایی برای تحمل پذیرسازی این سیستم در برابر عیوب احتمالی سنسورهای این سیستم شامل سنسورهای موقعیت زاویه ای، جریان و ولتاژ و گشتاور پیشنهاد شده است. یک واحد شناسایی، تفکیک و اصلاح عیب (FDIR) وظیفه تشخیص عیب و اصلاح سیستم در صورت بروز عیب در سنسورهای گشتاور، موقعیت زاویه ای، ولتاژ و جریان را برعهده خواهد داشت. به این ترتیب، در صورت بروز در هر یک از این سنسورها، سیستم بدون وقفه به عملکرد حالت عادی خود ادامه خواهد داد. روش های مورد استفاده در واحد FDIR شامل تغییر ساختار کنترلی سیستم فرمان باسیم، استفاده از تخمینگر به عنوان یک سنسور مجازی و کنترل حلقه باز است. به این ترتیب، بدون تحمیل هزینه اضافه و با بهره گیری از سنسورهای موجود، قابلیت اطمینان سیستم فرمان افزایش خواهد یافت. پس از تبیین سیستم و تحلیل تئوری، مجموعه سیستم فرمان باسیم خودرو در محیط نرم افزاری MATLAB/Simulink شبیه سازی شده است. به این منظور موتورهای شبیه سازی شده با معادلات دینامیکی با اینورتر مناسب به روش SV-PWM تغذیه شده و سپس با روش کنترل برداری در قاب مرجع تنه روتور کنترل شده است. سپس، این دو در حلقه های کنترلی پیشنهاد شده برای سیستم فرمان باسیم قرار گرفته اند و عملکرد مدل های پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، از محیط نرم افزار CarSim به منظور شبیه سازی رفتار دینامیکی خودرو با استفاده از سیستم فرمان باسیم در روش پیشنهادی استفاده شده است. در بخش بعدی، تخمین موقعیت و گشتاور به شبیه سازی ها اضافه شده است. سپس، یک واحد FDIR به منظور تشخیص عیب، تفکیک و اصلاح سیسم در شبیه سازی لحاظ شده است تا عیوب هر یک از سنسورهای ولتاژ، جریان، موقعیت زاویه ای یا گشتاور را تشخیص و در صورت بروز عیب آنها را اصلاح کند. در پایان، بروز عیوب مختلف در سنسورها شبیه سازی و عملکرد واحد FDIR بررسی شده است. سپس، یک میز تست آزمایشگاهی شامل کلیه اجزای بخش زیر غربیلک فرمان به صورت عملی ساخته شده است و با ایجاد یک حلقه سخت افزاری، عملکرد سیستم فرمان باسیم در حالت سلامت و همچنین در حالت بروز عیب در سنسورهای مختلف ارزیابی شده است. با پیاده سازی واحدهای تشخیص و تفکیک عیب و بازسازی، سیستم فرمان باسیم حتی در صورت بروز در سنسورهای خود می تواند به عملکرد عادی خود بدون وقفه ادامه دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی