Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Mohsen Esfahanian
محمد دانش (استاد راهنما) محسن اصفهانیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Jokar
علیرضا جوکاردولت آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Design of a Robust Nonlinear Controller for Vehicle Anti-lock Brake Systems
Anti-lock braking system is one of the most important active safety systems used as an essential tool for improving vehicle safety and its passengers during severe braking. One of the main problems in the braking system is the risk of wheels’ locking during braking on the road. And it arises some problems such as increased vehicle stopping distance and reduced handling ability, and it is not suitable in view of vehicle control. The use of anti-lock braking system is one of the most important steps performed for reducing problems and improving the performance of the vehicle brakes. The most effective chassis control system for improving vehicle safety during severe braking is anti-lock braking system (ABS). The basic function of an ABS is to prevent the wheel from locking, and to regulate the longitudinal slip of the wheel at its optimum value in order to generate the maximum braking force. This permits the vehicle to achieve the shortest stopping distance during braking. Extreme nonlinearities and modeling uncertainties existing in vehicle dynamics are the two main difficulties arising in the design of ABS controller. The former is as a result of tire force saturation and the latter is mainly due to variations of road condition and vehicle parameters such as mass and center of gravity of the vehicle. Also, the unmodeled dynamics neglected in the modeling stage together with some practical limitations are considered as the unstructured uncertainties. A suitable controller for the ABS should successfully handle the nonlinearities and uncertainties of the vehicle model. Therefore, to control the system, we require an approach that can make the system robust to uncertainties . In this thesis, a nonlinear optimal controller is analytically designed for ABS by the prediction of the wheel slip response from a continuous nonlinear vehicle dynamics model and is largely robust to system parameters variations by using an auxiliary control signal. Also, it can reduce the vehicle speed at an acceptable speed. A reference model for the wheel slip (which considers the effects of variations of the tire normal load and tire/road condition) is used to be tracked by the controller. The performed analysis along with the simulation results indicate that the designed controller can successfully cope with the strong nonlinearity and uncertainties of vehicle dynamic model. This controller is simulated in the MATLAB/SIMULINK software and the simulation results show that despite various parameters uncertainties, the controller can provide a satisfactory response. Keywords: Anti-lock brake, Longitudinal slip, Stopping distance, Robust control system, Desired slip
سیستم ترمز ضدقفل ABS یکی از مهمترین سیستمهای ایمنی فعال است که بهعنوان یک وسیله ضروری برای ارتقاء ایمنی خودرو و سرررنشررینان آن در حین ترمزگیری شرردید اسررتفاده میگردد. یکی از مسررایل مهم در سرریسررتمهای ترمز، خطر قفل شرردن چرخها هنگام ترمزگرفتن بر روی سطح جاده است و این رفتار، مشکلاتی از قبیل افزایش فاصله توقف خودرو و نیز کاهش هدایتپذیری آنرا به دنبال داشته و از لحاظ کنترل خودرو، بسیار نامطلوب است. بهکارگیری سیستم ترمز ضدقفل از مهمترین گامهایی است که در جهت کاهش مشرکلات و بهبود عملکرد ترمز خودروها برداشرته شرده اسرت. همچنین موثرترین سریسرتم کنترل شراسری برای بهبود ایمنی خودرو در ترمزهای شدید سیستم ضدقفل است . وظیفه اصلی ABS پیشگیری از قفل شدن چرخ و تنظیم لغزش طولی چرخ در مقدار بهینه به منظور تولید حداکثر نیروی ترمز است. این سیستم به خودرو امکان میدهد به کوتاهترین فاصله توقف هنگام ترمزگیری دست یابد. اثرات غیرخطی شدید و نامعینیها در مدلسازی دینامیک خودرو، دو مشکل اصلی هنگام طراحی کنترلکننده ABS هستند. اولی، نتیجه ا شباع نیروی تایر و دومی ا سا ساً بهدلیل تغییرات شرایط جاده و پارامترهای خودرو نظیر جرم و مرکز گرانش خودرو میبا شند. همچنین دینامیک مدلنشده که در فرآیند مدلسازی نادیده گرفته شدهاند و برخی محدودیتهای عملی بهعنوان نامعینیهای غیرساختاری در نظر گرفته میشوند. یک کنترلکننده مناسب برای ABS باید بهدرستی با اثرات غیرخطی و نامعینیهای موجود در مدل خودرو مقابله نماید. بنابراین برای کنترل نیازمند به روشی هستیم که بتواند این سیستم را در برابر عدم قطعیتها مقاوم سازد. در این پایاننامه، سرریسررتم کنترلکننده با کمک تخمین عکسالعمل لغزش چرخ از یک مدل دینامیکی غیرخطی پیوسررته خودرو، یک کنترلکننده غیرخطی مبتنی بر بهینهسازی برای ترمز ضدقفل طراحی شده که با استفاده از یک سیگنال کنترل کمکی تا حد زیادی نسبت به تغییرات پارامترهای سریسرتم مقاوم اسرت و قادر خواهد بود با سررعت قابل قبولی سررعت وسریله را کاهش دهد. یک مدل مرجع برای لغزش چرخ )که اثرات تغییرات بار نرمال تایر و شرایط جاده را در نظر میگیرد( استفاده شده تا توسط کنترلکننده ردیابی شود. تحلیل صورت گرفته به همراه نتایج شبیهسازی مشخص میکند که کنترلکننده طراحی شده، به شکل موفقیتآمیزی بر عدم قطعیتهای موجود در مدل دینامیکی خودرو غلبه میکند. این کنترلکننده در نرمافزار متلب سیمولینک شبیهسازیشده و در نتایج شبیهسازیها نشان داده میشود که با وجود نامعینیهای مختلف در پارامترهای سیستم، این کنترلکننده میتواند پاسخ رضایتبخشی را در اختیار نهد. کلمات کلیدی: ترمز ضدقفل، لغزش طولی، فاصله توقف، سیستم کنترلکننده مقاوم، لغزش مطلوب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی