Назорати ҳамгирошудаи устувории yaw ва roll (Yaw-Roll Integrated Control, YRIC) стратегияи идоракунии динамикаи воситаи нақлиёт аст, ки ҳам хатари лағжиши паҳлӯӣ ва ҳам хатари чаппашавии воситаи нақлиёти барқии дорои гардонандаи тақсимшударо дар як уфуқи пешгӯӣ арзёбӣ мекунад; таснифи ҳолатро бар асоси ҳамвории фазавӣ, Назорати Пешгӯии Моделиро (Model Predictive Control, MPC) ва тақсимоти моменти чархзанӣ байни чор чарх ба таври қабатӣ муттаҳид месозад. Дар таҳқиқот устувории yaw-и воситаи нақлиёт бо ҳамвории фазавии кунҷи лағжиши паҳлӯӣ–суръати тағйирёбии кунҷи лағжиши паҳлӯӣ, яъне β–β̇; устувории roll бошад бо ҳамвории фазавии кунҷи roll-и кузов–суръати тағйирёбии кунҷи roll, яъне φ–φ̇ арзёбӣ шудааст. Низоми идоракунӣ ба ҷои назар кардан танҳо ба як ҳолати ҷорӣ, арзёбӣ мекунад, ки оё траекторияҳо дар уфуқи пешгӯӣ аз ҳудудҳои устуворӣ мегузаранд ё не; мувофиқи ин яке аз режимҳои бе дахолат, назорати yaw, назорати roll ё назорати якҷояи yaw-roll-ро интихоб мекунад.
Дар ҳамсимулятсияҳои MATLAB/Simulink2021b ва CarSim2020, YRIC нисбат ба муқоисаи DYC дар манёврҳои ивазкунии дукаратаи хат, идоракунии синусоидалӣ ва fishhook кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯиро мутаносибан %46,7, %50 ва %68,2; суръати авҷи yaw-ро бошад %14,5, %17,6 ва %17,1 коҳиш додааст. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳо танҳо ба муҳити симулятсионӣ тааллуқ доранд. Таҳқиқоти манбаъ садои воқеии сенсор, таъхири сигнал ва хатогиҳои баҳодиҳии ҳолатро ба модел дохил накардааст; алгоритми идоракунӣ ҳанӯз дар воситаи нақлиёти воқеӣ ё контроллери дарунсохти вақти воқеӣ санҷида нашудааст.
Мушкилоте, ки таҳқиқот барои ҳал кардани он кӯшиш мекунад
Ҳангоми гардиш бо суръати баланд ё манёврҳои ногаҳонии рул, воситаи нақлиёт метавонад ҳамзамон ба ду шакли гуногуни ноустуворӣ наздик шавад. Якум, майли лағжиши паҳлӯӣ ё spin мебошад, ки ҳангоми аз назорат баромадани кунҷи лағжиши паҳлӯӣ ва ҳаракати yaw ба вуҷуд меояд. Дуюм, хатари roll/чаппашавӣ аст, ки аз сабаби шитоби баланди паҳлӯӣ тақсимоти бори амудӣ байни чархҳои рост ва чап аз ҳад зиёд тағйир ёфта, метавонад то аз замин канда шудани чархҳои дохилӣ пеш равад.
Дар воситаҳои нақлиёти барқии дорои гардонандаи тақсимшуда, имкони бо муҳаррики мустақил гардондани ҳар як чарх имкон медиҳад, ки бо фарқгузории моментҳои чархҳои рост ва чап моменти иловагии yaw тавлид шавад. Ҳамин тавр, бе рулкунии фаъоли иловагӣ ё актуатори ҷудогонаи устуворӣ, ҳолати динамикии кузовро тавассути қувваҳои фарқкунандаи кашиш ва тормоз тағйир додан мумкин аст.
Се холигии асосӣ дар адабиёт
Таҳқиқоти манбаъ ба се мушкилот дар равишҳои мавҷудаи назорати ҳамгирошудаи бар асоси ҳамвории фазавӣ диққат медиҳад. Якум, бисёр усулҳо назоратро танҳо бо дидани як нуқтаи ҳолати ҷорӣ фаъол мекунанд ва ноустувории наздикшавандаро дар уфуқи пешгӯӣ ба қадри кофӣ истифода намебаранд. Дуюм, вазнҳои MPC аксаран ба таври эмпирикӣ ё интуитивӣ интихоб мешаванд. Сеюм, устувории yaw ва roll дар бисёр усулҳо ҷудогона арзёбӣ мешавад ва дар як сохтори ягонаи идоракунии пешгӯӣ қарори муштарак қабул намегардад.
Стратегияи идоракунии YRIC чӣ гуна кор мекунад?
YRIC траекторияҳои ҳолати yaw ва roll-ро дар уфуқи пешгӯӣ бо ду минтақаи ҷудогонаи устувории ҳамвории фазавӣ муқоиса мекунад; қабати қарор мувофиқи омезиши ин ду хатар яке аз чор режими идоракуниро интихоб мекунад, MPC-и сатҳи болоӣ қувваҳои зарурии тӯлии чархҳоро ҳисоб мекунад ва тақсимкунандаи сатҳи поёнӣ моменти иловагии yaw-ро, ки аз ин қувваҳо ҳосил мешавад, бо дарназардошти истифодаи часпиши шина ва маҳдудиятҳои муҳаррик ба моментҳои чор чарх аз нав тақсим мекунад.
Чаро гардонандаи тақсимшуда барои ин стратегия мувофиқ аст?
Дар воситаи нақлиёти дорои гардонандаи тақсимшуда чор чархро бо муҳаррикҳои барқии мустақил гардондан мумкин аст. Фарқгузории қувваҳои тӯлии чархҳои рост ва чап дар атрофи меҳвари амудии воситаи нақлиёт моменти иловагии yaw ба вуҷуд меорад. YRIC аз ин хусусият барои коҳиш додани хатари roll бо тағйири ғайримустақими ҳам ҳаракати yaw ва ҳам шитоби паҳлӯӣ истифода мебарад.
Модели воситаи нақлиёт бо чор дараҷаи озодӣ
Модели чордараҷаии озодӣ, ки барои тарҳрезии контроллери ҳамгирошуда истифода шудааст, ҳаракати тӯлӣ, ҳаракати паҳлӯӣ, ҳаракати yaw ва ҳаракати roll-и кузовро якҷо дар бар мегирад. Дар модел ҳаракати амудии воситаи нақлиёт сарфи назар шудааст, роҳ ҳамвор қабул гардидааст, хусусиятҳои ғайрихаттии овезон бо сахтӣ ва хомӯшкунии эквивалентии roll ифода шудаанд, кашиши аэродинамикӣ сарфи назар шудааст ва вуруди рул бевосита ба кунҷи гардиши чархи пеш табдил дода шудааст.
| Параметр | Аломат | Қимат | Воҳид |
|---|---|---|---|
| Массаи умумии воситаи нақлиёт | m | 1413 | kg |
| Массаи пружинадор | ms | 1270 | kg |
| Моменти инерсияи yaw | Iz | 1536,7 | kg·m² |
| Моменти инерсияи roll | Ix | 536,6 | kg·m² |
| Масофа аз маркази вазн то тири пеш | a | 1,415 | m |
| Масофа аз маркази вазн то тири ақиб | b | 1,495 | m |
| Паҳнои колея | bs | 1,675 | m |
| Радиуси ғелиши чарх | rw | 0,325 | m |
| Масофа аз маркази вазн то маркази roll | hs | 0,54 | m |
| Баландии маркази вазн | h | 0,71 | m |
| Сахтии roll | Kφ | 65.890,1 | N·m/rad |
| Коэффисиенти хомӯшкунии roll | Cφ | 5729,6 | N·m·s/rad |
| Сахтии гардиши шинаи пеш | kf | −66.755 | N/rad |
| Сахтии гардиши шинаи ақиб | kr | −108.530 | N/rad |
Модели муҳаррики дохили чарх
Дар воситаи нақлиёт модели муҳаррики синхронии дохили чарх бо магнити доимӣ истифода шудааст. Моменти авҷи муҳаррик 650 N·m, суръати авҷ 1000 r/min, қувваи номиналӣ 25 kW, суръати номиналӣ 500 r/min, моменти номиналӣ 480 N·m ва қувваи авҷ 30 kW мебошад. Бо радиуси чархи 0,325 m қувваи максималии иҷозашудаи ҳаракатдиҳӣ барои ҳар муҳаррик 2000 N ҳисоб шудааст. Раванди табдили электромагнитии муҳаррик ҷудогона моделсозӣ нашудааст; динамикаи муҳаррик бо низоми ҷавоби дараҷаи дуюм тахмин карда шудааст.
Усули ҳамвории фазавӣ дар YRIC чӣ вазифа иҷро мекунад?
Усули ҳамвории фазавӣ ба ҷои пайгирии танҳо ҳадди як тағйирёбандаи воситаи нақлиёт, ҳолат ва суръати тағйирёбии онро якҷо арзёбӣ намуда, траекторияҳои устувор ва ноустуворро ҷудо мекунад; дар YRIC ҳамвории β–β̇ барои таснифи устувории yaw ва ҳамвории φ–φ̇ барои таснифи устувории roll истифода мешавад.
Минтақаи устувории yaw
Муҳаққиқон барои таҳлили yaw модели ғайрихаттии дудараҷаии озодӣ сохта, қувваи паҳлӯии шинаро бо Pacejka Magic Formula ҳисоб кардаанд. Дар ҳамвории фазавии β–β̇ траекторияҳое, ки ба нуқтаи тавозун наздик мешаванд, минтақаи устуворро ташкил медиҳанд.
Дар таҳқиқот минтақаи устувори yaw бо усули ду хат тавассути нобаробарии зерин муайян шудааст:
Муодила (13): \( |\dot{\beta}+k_1\beta| \leq c_1 \)
Дар ин ҷо β кунҷи лағжиши паҳлӯии воситаи нақлиёт, β̇ суръати тағйирёбии кунҷи лағжиши паҳлӯӣ; k1 ва c1 параметрҳои ҳудуди минтақаи устувор мебошанд.
Дар таҳлилҳои ҳамвории фазавӣ гузориш шудааст, ки коэффисиенти часпиши роҳ μ ба андозаи минтақаи устуворӣ таъсири назаррас дорад; таъсири суръати тӯлии воситаи нақлиёт ва кунҷи гардиши чархи пеш нисбатан хурдтар аст. Аз ин рӯ, дар ҳудуди ниҳоии устувории yaw муаллифон асосан таъсири μ-ро истифода кардаанд.
Муодила (14):
\( k_1=-12.78\mu^2+26.57\mu+3.18 \)
\( c_1=-0.39\mu^2+2.15\mu-0.08 \)
Минтақаи устувории roll ва LTR
Ҳангоми арзёбии устувории roll кунҷи roll-и кузов φ ва суръати тағйирёбии кунҷи roll φ̇ дар ҳамон ҳамвории фазавӣ арзёбӣ шудаанд. Барои нишондиҳандаи миқдории хатари чаппашавӣ таносуби интиқоли бори паҳлӯӣ LTR (Lateral Load Transfer Ratio) истифода шудааст.
Муодила (10): \( LTR=\frac{|F_{zl}-F_{zr}|}{F_{zl}+F_{zr}} \)
Fzl ва Fzr борҳои умумии амудии шинаҳоро дар тарафи чап ва рости воситаи нақлиёт ифода мекунанд. Вақте LTR < 1 аст, тамоси чархҳои ҳар ду тараф бо роҳ нигоҳ дошта мешавад; дар ҳудуди LTR = 1 оғоз шудани бардошта шудани чарх қабул мегардад.
Азбаски чен кардани мустақими борҳои амудӣ душвор аст, дар таҳқиқот ифодаи тақрибии LTR истифода шудааст:
Муодила (11): \( LTR=\frac{2h_s}{b_sg}|a_y+g\sin\varphi| \)
Ҳудуди ромбшакли ҳамвории фазавии roll
Муаллифон муайян кардаанд, ки усули оддии ду хат метавонад баъзе траекторияҳои дуршавандаро дар ҳамвории фазавии roll нодуруст ба минтақаи устувор дохил кунад ва ба ҷои он ҳудуди ромбшаклро истифода кардаанд. Минтақа дар шитоби паҳлӯии критикӣ аз минтақа дар шитоби паҳлӯии сифр хурдтар аст ва ҳамчун ҳудуди назорат ҳамин минтақаи сахттар интихоб шудааст.
Муодила (15): \( \frac{|\varphi|}{\varphi_{cr}}+\frac{|\dot{\varphi}|}{\dot{\varphi}_{cr}}\leq1 \)
Дар манбаъ кунҷи мутлақи критикии roll 5,7°, суръати мутлақи критикии кунҷи roll 17,2°/s дода шудааст ва ба ҳудудҳои назорат коэффисиенти бехатарии 0,5 татбиқ гардидааст.
Қабати қарор: чор режими идоракунӣ
Тарафи чапи ҳудуди ҳамвории фазавии yaw ҳамчун YI (Yaw Index), тарафи чапи ҳудуди ҳамвории фазавии roll бошад ҳамчун RI (Roll Index) муайян шудааст. Барои yaw YI ≤ c1, барои roll RI ≤ 1 меъёри ҳолати устувор мебошад.
| Ҳолат | Режими идоракунӣ | Ҳадафҳои фаъол |
|---|---|---|
| YI ≥ c1 ва RI < 1 | Назорати yaw | β ва суръати yaw |
| YI < c1 ва RI ≥ 1 | Назорати roll | LTR |
| YI ≥ c1 ва RI ≥ 1 | Назорати Yaw-Roll | β, суръати yaw ва LTR якҷо |
| YI < c1 ва RI < 1 | Назорат нест | Талаби ронанда нигоҳ дошта мешавад |
Вазнҳои назорат дар манбаъ Wβ = 0,2, Wω = 20 ва барои вазни қувваи тӯлии ҳар чарх 10−4 дода шудаанд. Вазни roll бошад ба LTR дар шакли \(W_{LTR}=|LTR-0.6|/0.2\) вобаста аст. Ҳамин тавр, ҳангоми тағйир ёфтани хатари roll, афзалияти roll дар функсияи хароҷоти MPC низ тағйир меёбад.
Функсияи хароҷоти MPC
Ҳадафи MPC-и сатҳи болоӣ ин аст, ки дар уфуқи пешгӯӣ ҳам фарқи байни баромадҳои воқеии идоракунӣ ва қиматҳои ҳадаф ва ҳам кӯшиши идоракунӣ кам карда шавад:
Муодила (23): \( J=\sum_{i=1}^{p}\|\lambda_{yi}(y(k+i|k)-y_d(k+i))\|^2+\sum_{i=1}^{m}\|\lambda_{ui}u(k+i-1)\|^2 \)
Дар ин ҷо p уфуқи пешгӯӣ, m уфуқи идоракунӣ, y баромадҳои идоракунӣ, yd қиматҳои ҳадаф; λyi ва λui вазнҳои ҳолат ва вуруди идоракунӣ мебошанд. Дар манбаъ кунҷи ҳадафии лағжиши паҳлӯӣ βd = 0 ва LTR-и ҳадаф = 0 интихоб шудаанд.
Чаро тақсимоти моменти сатҳи поёнӣ оптимизатсияи ҷудогона аст?
Чор қувваи чарх, ки MPC-и сатҳи болоӣ ҳисоб мекунад, бевосита ба муҳаррикҳо фиристода намешаванд. Аввал аз ин қувваҳо моменти иловагии yaw-и талабшуда ΔMtar ҳисоб карда мешавад. Сипас тақсимкунандаи сатҳи поёнӣ бо нигоҳ доштани ҳамон талаби умумии қувваи тӯлӣ ва ҳамон шарти ΔMtar қувваҳоро байни чор чарх аз нав оптимизатсия мекунад.
Таносуби истифодаи часпиш барои як чарх:
Муодила (25): \( \eta_i=\frac{\sqrt{F_{xij}^2+F_{yij}^2}}{\mu F_{zij}} \)
Контроллери сатҳи поёнӣ бо дарназардошти он ки муҳаррикҳои дохили чарх асосан қувваи тӯлӣ тавлид мекунанд, ҳадафи содашудаи зеринро истифода мебарад:
Муодила (27): \( \min J=\min\sum_{i=1}^{4}\frac{F_{xij}^2}{(\mu F_{zij})^2} \)
Илова бар ин, қувваи тӯлии ҳар чарх бояд аз қувваи часпише, ки роҳ таъмин карда метавонад, ё аз қувваи максималии муҳаррик камтар бошад:
Муодила (29): \( F_{xij}\leq\min(\mu F_{zij},F_{dmax}) \)
Ин қабат барои пешгирӣ кардани истифодаи аз ҳад зиёди иқтидори часпиши як шина ҳангоми иҷрои ҳамон талаботи қувва ва моменти yaw дар сатҳи воситаи нақлиёт тарҳрезӣ шудааст.
Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот
Танзими симулятсия ва MPC
| Параметр | Қимат / усул |
|---|---|
| Муҳити симулятсия | MATLAB/Simulink2021b + CarSim2020 ҳамсимулятсия |
| Уфуқи пешгӯии MPC Np | 50 |
| Уфуқи идоракунии MPC Nc | 10 |
| Қадами намунагирӣ T | 0,001 s |
| Ҳалкунандаи QP | MATLAB quadprog |
| Итератсияи максималии ҳал | 100 |
| Навсозии модели хаттӣшуда | Дар ҳар 5 лаҳзаи намунагирӣ |
| Агар QP иҷронашаванда бошад | Маҳдудияти нарм; аввал маҳдудияти LTR суст карда мешавад |
| Муқоиса | Бе назорат, DYC бар асоси MPC ва YRIC |
| Вақти миёнаи ҳисоб | Тақрибан 2,3 ms/қадам |
| Вақти бадтарини ҳисоб | 4,8 ms/қадам |
Вақти ҳисобкунии 2,3–4,8 ms дар муқоиса бо вақти намунагирии 1 ms нишон медиҳад, ки татбиқи кунунии MATLAB/Simulink талаботи истифодаи дарунсохти вақти воқеиро қонеъ намекунад. Муаллифон ин версияро ҳамчун симулятсияи офлайн барои тасдиқи методологӣ тавсиф мекунанд.
Чаро муқоиса бо DYC анҷом дода шуд?
Контроллери муқоисавии DYC ҳамон чаҳорчӯбаи MPC, ҳамон маҳдудиятҳо ва ҳамон усули тақсимоти сатҳи поёниро, ки YRIC истифода мебарад, истифода мекунад; аммо вазнҳои функсияи хароҷоти марбут ба roll ба сифр гузошта шудаанд. Ҳамин тавр, муқоиса саҳми илова кардани ҳадафи roll ба назорати yaw-ро мустақимтар месанҷад.
Манёври ивазкунии дукаратаи хат
Дар симулятсияи асосии ивазкунии дукаратаи хат суръат 80 km/h ва коэффисиенти часпиши роҳ μ = 0,6 муайян шудааст. Дар воситаи нақлиёти бе назорат кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯӣ 4°, дар DYC 1,5° ва дар YRIC 0,8° буд. YRIC нисбат ба DYC кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯиро %46,7 кам кард. Суръати авҷи yaw дар ҳолати бе назорат 28,1°/s, дар DYC 16,5°/s ва дар YRIC 14,1°/s буд; коҳиши YRIC нисбат ба DYC %14,5 мебошад.
Дар траекторияҳои ҳамвории фазавӣ таҳти YRIC ҳам ҳолатҳои yaw ва ҳам roll дар ҳудудҳои устуворӣ монданд; LTR дар ҳолати бе назорат ба 1 наздик шуд, вале бо YRIC коҳиш ёфт. Моментҳои чарх аз ҳудуди моменти авҷи муҳаррик нагузаштанд.
Дар ин манёвр, ки ҳамчун вазнинтарин шароити корӣ қабул шудааст, инҳирофи RMS барои баробарии қувваи умумии тӯлӣ 17,63 N ва барои баробарии моменти иловагии yaw 11,52 N·m ҳисоб шуд.
Манёври рулкунии синусоидалӣ
Дар вуруди синусоидалии рул суръати воситаи нақлиёт 80 km/h, давраи вуруди рул 2 s ва амплитуда 150° буд. Кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯӣ бе назорат 2,9°, арзиши DYC 1,4° ва арзиши YRIC 0,7° буд. YRIC нисбат ба DYC %50 коҳиш дод. Суръати авҷи yaw мутаносибан 19,4°/s, 15,3°/s ва 12,6°/s буд; коҳиши YRIC нисбат ба DYC %17,6 гузориш шудааст.
Манёври Fishhook
Дар сенарияи fishhook, ки бо вуруди ногаҳонӣ ва калони рул майли чаппашавиро сахт мекунад, кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯӣ бе назорат 5,5°, арзиши DYC 2,2° ва арзиши YRIC 0,7° буд. YRIC нисбат ба DYC кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯиро %68,2 кам кард. Суръати авҷи yaw дар ҳолати бе назорат 21,8°/s, дар DYC 16,4°/s ва дар YRIC 13,6°/s буд; коҳиши YRIC нисбат ба DYC %17,1 мебошад. Таҳти YRIC LTR низ ба таври назаррас коҳиш ёфт ва моментҳои чор муҳаррик аз ҳудуди моменти авҷ поён монданд.
| Манёвр | Метрика | Бе назорат | DYC | YRIC | Тағйири YRIC нисбат ба DYC |
|---|---|---|---|---|---|
| Ивазкунии дукаратаи хат | Кунҷи лағжиши паҳлӯӣ | 4° | 1,5° | 0,8° | −%46,7 |
| Ивазкунии дукаратаи хат | Суръати yaw | 28,1°/s | 16,5°/s | 14,1°/s | −%14,5 |
| Рулкунии синусоидалӣ | Кунҷи лағжиши паҳлӯӣ | 2,9° | 1,4° | 0,7° | −%50 |
| Рулкунии синусоидалӣ | Суръати yaw | 19,4°/s | 15,3°/s | 12,6°/s | −%17,6 |
| Fishhook | Кунҷи лағжиши паҳлӯӣ | 5,5° | 2,2° | 0,7° | −%68,2 |
| Fishhook | Суръати yaw | 21,8°/s | 16,4°/s | 13,6°/s | −%17,1 |
Муқоисаи пурраи чор ҳолати суръат/часпиш
Дар қисми ивазкунии дукаратаи хат чор ҳолати умумии санҷиш муайян шудааст: Ҳолат 1 = 60 km/h, μ = 0,6; Ҳолат 2 = 60 km/h, μ = 0,85; Ҳолат 3 = 80 km/h, μ = 0,6; Ҳолат 4 = 80 km/h, μ = 0,85. Дар ҳуҷайраҳои зерин тартиби қиматҳо бе назорат / DYC / YRIC аст.
| Манёвр | Метрика | Ҳолат 1 | Ҳолат 2 | Ҳолат 3 | Ҳолат 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ду хат | RMS кунҷи лағжиши паҳлӯӣ (°) | 0,22 / 0,07 / 0,16 | 0,11 / 0,05 / 0,17 | 1,47 / 0,56 / 0,34 | 0,69 / 0,46 / 0,31 |
| Ду хат | RMS суръати yaw | 7,63 / 7,24 / 6,78 | 7,36 / 7,11 / 6,86 | 10,38 / 7,41 / 6,64 | 8,45 / 7,54 / 7,10 |
| Ду хат | RMS хатои суръати yaw (°/s) | 1,82 / −0,63 / −1,09 | 1,79 / 0,01 / −0,24 | 4,16 / 0,76 / 0,006 | 2,59 / 0,45 / 0,014 |
| Ду хат | LTR-и максималӣ | 0,87 / 0,85 / 0,79 | 0,89 / 0,88 / 0,85 | 0,98 / 0,95 / 0,88 | 1,00 / 0,96 / 0,91 |
| Синусоидалӣ | RMS кунҷи лағжиши паҳлӯӣ (°) | 0,20 / 0,05 / 0,14 | 0,12 / 0,05 / 0,16 | 1,56 / 0,70 / 0,37 | 0,96 / 0,55 / 0,34 |
| Синусоидалӣ | RMS суръати yaw | 8,81 / 7,66 / 6,47 | 8,84 / 7,76 / 6,72 | 11,79 / 8,88 / 7,36 | 11,28 / 9,28 / 8,08 |
| Синусоидалӣ | RMS хатои суръати yaw (°/s) | 2,11 / 0,97 / −0,22 | 2,14 / 1,07 / 0,03 | 4,42 / 1,47 / −0,05 | 3,69 / 1,70 / 0,50 |
| Синусоидалӣ | LTR-и максималӣ | 0,79 / 0,74 / 0,67 | 0,82 / 0,77 / 0,70 | 0,97 / 0,92 / 0,84 | 1,00 / 0,98 / 0,93 |
| Fishhook | RMS кунҷи лағжиши паҳлӯӣ (°) | 0,83 / 0,23 / 0,33 | 0,33 / 0,04 / 0,42 | 2,54 / 1,69 / 0,47 | 2,19 / 1,52 / 0,53 |
| Fishhook | RMS суръати yaw | 16,09 / 14,09 / 10,44 | 16,94 / 14,62 / 11,48 | 13,83 / 13,03 / 10,60 | 17,64 / 16,23 / 12,93 |
| Fishhook | RMS хатои суръати yaw (°/s) | 3,23 / 1,23 / −2,33 | 4,06 / 1,74 / −1,31 | 2,35 / 1,55 / −0,88 | 3,51 / 2,13 / −1,07 |
| Fishhook | LTR-и максималӣ | 0,96 / 0,87 / 0,72 | 0,99 / 0,90 / 0,78 | 0,99 / 0,95 / 0,84 | 1,00 / 0,97 / 0,89 |
Ин ҷадвал як ҷузъиёти муҳимро низ нишон медиҳад: YRIC ҳатман ҳар як метрикаи алоҳида ва ҳар як ҳолати хавфи пастро нисбат ба DYC ба қимати пасттар намеорад. Масалан, дар баъзе ҳолатҳои суръати паст кунҷи RMS-и лағжиши паҳлӯии DYC хурдтар аст. Ҳадафи тарҳрезии YRIC бештар идоракунии якҷояи хатарҳои yaw ва roll аст, на кам кардани мутлақи як метрикаи yaw. Аз ин рӯ, арзёбӣ набояд танҳо ба як қимати RMS маҳдуд карда шавад.
Оё YRIC дар воситаи нақлиёти воқеӣ тасдиқ шудааст?
Не. YRIC танҳо дар ҳамсимулятсияи MATLAB/Simulink2021b–CarSim2020 тасдиқ шудааст; таҳқиқоти манбаъ санҷиши воситаи нақлиёти воқеӣ, тасдиқи Hardware-in-the-Loop, таъхирҳои воқеии сенсор ё татбиқи дарунсохти идоракунии вақти воқеиро гузориш намедиҳад.
Маҳдудияти муҳим аз ҷиҳати вақти воқеӣ
Модели вақти дискретии MPC барои кор бо қадами 1 ms сохта шудааст. Аммо дар татбиқи MATLAB/Simulink вақти миёнаи ҳисоб тақрибан 2,3 ms ва вақти бадтарин 4,8 ms чен шудааст. Аз ин рӯ, татбиқи ҳисоббарории истифодашуда давраи намунагирии 1 ms-ро, ки дар манбаъ ҳадаф гирифта шудааст, дар вақти воқеӣ таъмин намекунад. Муаллифон низ ин марҳилаи таҳқиқотро ҳамчун тасдиқи методологии офлайн тавсиф кардаанд.
Қабули комил будани маълумоти ҳолат
Дар тасдиқи CarSim тағйирёбандаҳои муҳим, аз ҷумла кунҷи лағжиши паҳлӯӣ, суръати тағйирёбии кунҷи лағжиши паҳлӯӣ ва коэффисиенти часпиши роҳ бевосита аз муҳити симулятсия гирифта шуда, комилан маълум ҳисоб шудаанд. Садои сенсор, таъхири сигнал ё хатои баҳодиҳии ҳолат моделсозӣ нашудааст. Дар воситаи нақлиёти воқеӣ ин бузургиҳо бояд бо якҷоякунии сенсорҳо ё алгоритмҳои мушоҳидагар баҳогузорӣ шаванд ва хатои баҳодиҳӣ метавонад ба самаранокии идоракунӣ таъсир расонад.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад
- Арзёбии yaw ва roll бар асоси ҳамвории фазавӣ дар як чаҳорчӯбаи қарор муттаҳид карда шудааст.
- Бо истифода аз траекторияҳои ҳолат дар уфуқи пешгӯӣ режими идоракуниро пеш аз танҳо нуқтаи ҷорӣ интихоб кардан мумкин аст.
- YRIC дар симулятсияҳои санҷидашуда ҳолатҳои yaw ва roll-ро дар минтақаҳои муайяншудаи устуворӣ нигоҳ дошта тавонист.
- Дар се манёври асосӣ YRIC нисбат ба DYC кунҷи авҷи лағжиши паҳлӯӣ ва суръати авҷи yaw-ро кам кард.
- YRIC дар сенарияҳои баррасишуда LTR-ро коҳиш дода, моментҳои чархро аз ҳудуди моменти авҷи муҳаррик поён нигоҳ дошт.
- Оптимизатсияи сатҳи поёнӣ ҳангоми нигоҳ доштани ҳадафҳои қувва ва моменти yaw дар сатҳи воситаи нақлиёт истифодаи часпишро байни чархҳо аз нав тақсим мекунад.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад
- Нишон дода нашудааст, ки YRIC дар роҳи воқеӣ ҳамон самаранокиро медиҳад.
- Муваффақияти татбиқи дарунсохти вақти воқеии 1 ms нишон дода нашудааст.
- Устуворӣ ба садои сенсор, таъхир ва хатогиҳои баҳодиҳии ҳолат тасдиқ нашудааст.
- Нишон дода нашудааст, ки ҳамон ҳудудҳои устуворӣ зери таъсирҳои берун аз модел, ба монанди шина, овезон ва нишебии роҳ нигоҳ дошта мешаванд.
- Таҳқиқот фоидаи YRIC-ро аз ҷиҳати масрафи энергия ё масофаи ҳаракат арзёбӣ накардааст.
- Натиҷаҳоро бевосита ба ҳамаи воситаҳои нақлиёти барқӣ бо масса, геометрия ё низоми муҳаррики дигар умумӣ кардан мумкин нест.
Ҳудуди тафсири фарзияҳои моделсозӣ
Модели идоракунии чордараҷаии озодӣ ҳаракати амудии кузов, кашиши аэродинамикӣ ва рафтори ғайрихаттии овезонро сарфи назар мекунад. Роҳ ҳамвор қабул шудааст ва низоми рул ҷудогона моделсозӣ нашудааст. Ин соддасозиҳо ҳисобшавандагии тарҳи контроллерро афзоиш медиҳанд, аммо тамоми динамикаи воситаи нақлиёти воқеиро ифода намекунанд.
Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул
Унвони аслӣ: Integrated Yaw and Roll Stability Control of Distributed-Drive Electric Vehicles Based on the Phase Plane Method
Муаллифон: Jinwen Yang; Yang Zhang; Lei Xiao; Yiming Hu; Weidong Liu; Zhiqiang Jiang; Xiaoliang Wang; Giuseppe Carbone.
Муаллифи масъул: Jinwen Yang.
Муассисаҳо: School of Mechatronics and Vehicle Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang, Чин; Nanchang Automotive Institute of Intelligence & New Energy, Nanchang, Чин; Jiangling Motors Co., Ltd., Nanchang, Чин; Jiangxi Vocational and Technical College of Communications, Nanchang, Чин; Jiangling Isuzu Motors Co., Ltd., Nanchang, Чин; Department of Mechanical, Energy, and Management Engineering, University of Calabria, Rende, Италия.
Маҷалла: Actuators.
Ношир: MDPI.
Сабти библиографӣ: 2026, ҷилди 15, шумораи 9, мақолаи 472.
DOI: 10.3390/act15090472
Раванди нашр: Қабул шуд: 11 июл 2026; бозбинӣ шуд: 24 август 2026; пазируфта шуд: 26 август 2026; нашр шуд: 2 сентябр 2026.
Навъи манбаъ: Мақолаи аслии таҳқиқотӣ оид ба идоракунӣ ва ҳамсимулятсия, ки аз тақризи ҳамтоён гузаштааст.
Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).
Усули асосӣ: Динамикаи ғайрихаттии воситаи нақлиёт + ҳамвориҳои фазавии β–β̇ ва φ–φ̇ + қабати қарори чормодӣ + MPC-и хаттии тағйирёбанда бо вақт + тақсимоти қувва/моменти чор чарх дар сатҳи поёнӣ, ки истифодаи часпиши шинаро камینه мекунад.
Тасдиқ: Ҳамсимулятсияи офлайн байни MATLAB/Simulink2021b ва CarSim2020; манёврҳои ивазкунии дукаратаи хат, рулкунии синусоидалӣ ва fishhook.
Параметрҳои асосии ҳисоб: Қадами намунагирӣ 0,001 s; Np = 50; Nc = 10; quadprog ҳадди аксар 100 итератсия; модели хаттӣшуда дар ҳар 5 лаҳзаи намунагирӣ нав карда шудааст.
Маҳдудияти вақти воқеӣ: Дар татбиқи манбаъ вақти ҳисоб ба ҳисоби миёна тақрибан 2,3 ms/қадам ва дар бадтарин ҳолат 4,8 ms/қадам аст; ин вақтҳо аз қадами намунагирии 1 ms дарозтаранд. Дар платформаи дарунсохти вақти воқеӣ тасдиқ анҷом дода нашудааст.
Дастрасии маълумот: Гузориш шудааст, ки маълумоти дастгиркунандаи натиҷаҳои таҳқиқотро бо дархости асоснок аз муаллифи масъул гирифтан мумкин аст.
Маблағгузорӣ: National Natural Science Foundation of China Young Scientists Fund (52302470); Research Fund for International Senior Scientists (W2531045); National Natural Science Foundation of China (52462053); Jiangxi Province Key R&D Program (20261BCE310045, 20243BBG71011, 20252BCE310003); Jiangxi Province 03 Special Program and 5G Project (20232ABC03A30).
Бархӯрди манфиатҳо: Гузориш шудааст, ки Weidong Liu дар Jiangling Motors Co., Ltd. ва Xiaoliang Wang дар Jiangling Isuzu Motors Co., Ltd. кор мекунанд. Муаллифони дигар робитае, ки метавонад бархӯрди эҳтимолии манфиатҳои тиҷоратӣ ё молиявӣ эҷод кунад, гузориш накардаанд.
Саҳми муаллифон: Консептуализатсия J.Y., Y.H. ва L.X.; методология J.Y., Y.Z. ва L.X.; захираҳо W.L., Z.J. ва X.W.; куратсияи маълумот L.X., Z.J. ва X.W.; тарҳи аслӣ L.X. ва Y.Z.; бозбинӣ/таҳрир J.Y., Y.H. ва G.C.; ҷалби маблағгузорӣ G.C. ва W.L.
Ёддошти нотация дар дохили манбаъ: Дар Муодилаи (3)-и ҳаракати yaw дар PDF дида мешавад, ки баъзе индексҳои қувваҳои паҳлӯӣ ва тӯлии шина нисбат ба таърифҳои физикӣ ба таври ғайримаъмул навишта шудаанд. Нусхаи Verianla ин ифодаро бесадо ислоҳ накардааст ва мушкили эҳтимолии ҳуруфчинӣ/нотацияро бо эҷоди муодилаи нав бартараф накардааст.
Ҳудуди асосии тафсир: Натиҷаҳои манбаъ самаранокии ҳамсимулятсияро дастгирӣ мекунанд. Ҳанӯз тасдиқ нашудааст, ки ҳамон самаранокӣ дар воситаи нақлиёти воқеӣ, бо номуайянии воқеии сенсор, таъхир, гуногунии сатҳи роҳ ва маҳдудиятҳои ҳисоббарории дарунсохт ба даст меояд.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд