دوره 15، شماره 1 - ( مجله کنترل، جلد 15، شماره 1، بهار 1400 )
جلد 15 شماره 1,1400 صفحات 78-67 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Azizi M, Mirzaei M, Falahati nodeh T, Rafatnia S. Constrained Nonlinear Estimation of Road Friction Coefficient and Wheel Slip for Control of Anti-Lock Braking System. JoC 2021; 15 (1) :67-78
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-694-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-694-fa.html
عزیزی مسعود، میرزایی مهدی، فلاحتی نوده طه، رفعت نیا صدرا. تخمین غیرخطی مقید ضریب اصطکاک جاده و لغزش چرخ برای کنترل سیستم ترمز ضدقفل. مجله کنترل. 1400; 15 (1) :67-78
مسعود عزیزی1 
، مهدی میرزایی*1 ، طه فلاحتی نوده1 ، صدرا رفعت نیا1
، مهدی میرزایی*1 ، طه فلاحتی نوده1 ، صدرا رفعت نیا1
1- گروه مهندسی مکانیک،دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی سهند تبریز،تبریز،ایران
چکیده: (8732 مشاهده)
در طراحی سیستم ترمز ضدقفل، برخی از پارامترها و حالت ها مثل ضریب اصطکاک جاده و لغزش طولی چرخ، توسط سنسور قابل اندازه‌گیری نبوده و باید با استفاده از دیگر پارامترهای قابل اندازه گیری، تخمین زده شوند. اثرات غیرخطی در مدل خودرو و نیروهای تایر، استفاده از یک تخمین‌گر غیرخطی را ضروری می نماید. از طرفی در نظر گرفتن قیدهای متناسب با فیزیک سیستم و شرایط جاده می تواند دقت تخمین گر را در شرایط واقعی افزایش دهد. در این مقاله ضمن طراحی فیلتر کالمن توسعه یافته برای سیستم ترمز ضدقفل، الگوریتم این تخمین گر چنان اصلاح می گردد تا تاثیر قیود فیزیکی مربوط به ضریب اصطکاک جاده و لغزش چرخ در آن لحاظ شود. عملکرد تخمین گر مقید طراحی شده در مقایسه با حالت نامقید متداول مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. در ادامه، یک کنترل کننده غیرخطی مبتنی بر پیش بین برای محاسبه ی گشتاور ترمزی طراحی می گردد تا با استفاده از اطلاعات تخمین، گشتاور ترمزی را کنترل کرده و از لغزش تایر و قفل شدن آن جلوگیری نماید. برای کاهش خطای ناشی از تخمین مقید در عملکرد کنترلی، تکنیک فیدبک انتگرالی به کنترل‌کننده طراحی شده اضافه می گردد. نتایج شبیه سازی‌ها نشان می دهد که ضمن بهبود عملکرد کنترل در حضور خطای تخمین و دیگر نامعینی ها، از نوسانی شدن سیگنال کنترلی با فرکانسهای بالا جلوگیری می گردد.
واژه‌های کلیدی: سیستم ترمز ضدقفل، تخمین‌گر غیرخطی مقید، تخمین ضریب اصطکاک، کنترل‌کننده غیرخطی، فیدبک انتگرال.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1398/4/28 | پذیرش: 1399/3/16 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/5/5 | انتشار: 1400/3/1
دریافت: 1398/4/28 | پذیرش: 1399/3/16 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/5/5 | انتشار: 1400/3/1
فهرست منابع
1. [1] Aghasizade, S., Mirzaei, M., & Rafatnia, S. (2018). "Novel constrained control of active suspension system integrated with anti-lock braking system based on 14-degree of freedom vehicle model". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics, vol. 232, no. 4, pp. 501-520. [DOI:10.1177/1464419317752612]
2. [2] Aghasizade, S., Mirzaei, M., & Rafatnia, S. (2018). "The effect of road quality on integrated control of active suspension and anti-lock braking systems". AUT Journal of Mechanical Engineering, vol. 3, no. 1, pp. 123-135.
3. [3] Mirzaeinejad, H., & Mirzaei, M. (2010). "A novel method for non-linear control of wheel slip in anti-lock braking systems". Control Eng. Pract., vol. 18, no. 8, pp. 918-926. [DOI:10.1016/j.conengprac.2010.03.015]
4. [4] Mirzaei, M., & Mirzaeinejad, H. (2017). "Fuzzy scheduled optimal control of integrated vehicle braking and steering systems". IEEE/ASME Trans. Mechatron., vol. 22, no. 5, pp. 2369-2379. [DOI:10.1109/TMECH.2017.2749002]
5. [5] Mirzaeinejad, H., Mirzaei, M., & Rafatnia, S. (2018). "A novel technique for optimal integration of active steering and differential braking with estimation to improve vehicle directional stability". ISA Trans., vol. 80, pp. 513-527. [DOI:10.1016/j.isatra.2018.05.019]
6. [6] Reina, G., & Messina, A. (2019). "Vehicle dynamics estimation via augmented Extended Kalman Filtering". Measurement, vol. 133, pp. 383-395. [DOI:10.1016/j.measurement.2018.10.030]
7. [7] Guo, H., Chen, H., Xu, F., Wang, F., & Lu, G. (2013). "Implementation of EKF for vehicle velocities estimation on FPGA". IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 9, pp. 3823-3835. [DOI:10.1109/TIE.2012.2208436]
8. [8] Patra, N., & Sadhu, S. (2015, December). "Adaptive Extended Kalman Filter for the state estimation of Anti-Lock Braking System". In 2015 Annual IEEE India Conference (INDICON)(pp. 1-6). IEEE. [DOI:10.1109/INDICON.2015.7443199]
9. [9] Antonov, S., Fehn, A., & Kugi, A. (2011). "Unscented Kalman filter for vehicle state estimation". Veh. Sys. Dyn., vol. 49, no.9, pp. 1497-1520. [DOI:10.1080/00423114.2010.527994]
10. [10] Rajendran, S., Spurgeon, S. K., Tsampardoukas, G., & Hampson, R. (2019). "Estimation of road frictional force and wheel slip for effective antilock braking system (ABS) control". Int. J. Robust. Nonlin. Control, vol. 29, no.3, pp. 736-765. [DOI:10.1002/rnc.4366]
11. [11] Zhang, W., Wang, Z., Zou, C., Drugge, L., & Nybacka, M. (2019). "Advanced Vehicle State Monitoring: Evaluating Moving Horizon Estimators and Unscented Kalman Filter". IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 68, no. 6, pp. 5430-5442. [DOI:10.1109/TVT.2019.2909590]
12. [12] Sun, F., Huang, X., Rudolph, J., & Lolenko, K. (2015). "Vehicle state estimation for anti-lock control with nonlinear observer". Control Eng. Prac., vol. 43, pp. 69-84. [DOI:10.1016/j.conengprac.2015.07.003]
13. [13] Laowanitwattana, J., & Uatrongjit, S. (2016, June). "Estimation of induction motor states and parameters based on extended kalman filter considering parameter constraints". In 2016 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM) (pp. 755-760). IEEE. [DOI:10.1109/SPEEDAM.2016.7525829]
14. [14] Lu, F., Ju, H., & Huang, J. (2016). "An improved extended Kalman filter with inequality constraints for gas turbine engine health monitoring". Aerosp. Sci. Technol., vol. 58, pp. 36-47. [DOI:10.1016/j.ast.2016.08.008]
15. [15] Joukov, V., Bonnet, V., Venture, G., & Kulić, D. (2015, September). "Constrained dynamic parameter estimation using the extended Kalman filter". In 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (pp. 3654-3659). IEEE. [DOI:10.1109/IROS.2015.7353888]
16. [16] Pacejka, H. Tire and vehicle dynamics. Elsevier, 2005.
17. [17] Rajamani, R. Vehicle dynamics and control. Springer Science & Business Media, 2011. [DOI:10.1007/978-1-4614-1433-9_2]
18. [18] Simon, D. Optimal state estimation: Kalman, H infinity, and nonlinear approaches. John Wiley & Sons, 2006. [DOI:10.1002/0470045345]
19. [19] Simon, D., & Chia, T. L. (2002). "Kalman filtering with state equality constraints".IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 38, no. 1, pp. 128-136. [DOI:10.1109/7.993234]
20. [20] Chia, T. L. (1985). Parameter identification and state estimation of constrained systems (Doctoral dissertation, Case Western Reserve University).
21. [21] Chen, W. H., Ballance, D. J., & Gawthrop, P. J. (2003). "Optimal control of nonlinear systems: a predictive control approach". Automatica, vol. 39, no. 4, pp. 633-641. [DOI:10.1016/S0005-1098(02)00272-8]
22. [22] Khalil, H. K. Nonlinear control (pp. 33-45). New York: Pearson, 2015.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
