طراحی یک کنترل‌کنندۀ مدلغزشی تطبیقی برای سامانۀ ترمز ضد قفل وسیلۀ نقلیه به کمک تخمین سرعت و ضرایب اصطکاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی و حرفه‌ای استان کرمانشاه، واحد شماره 1 پسران، کرمانشاه، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی و حرفه‌ای استان کرمانشاه، واحد شماره 1 پسران، کرمانشاه، ایران.

10.48301/kssa.2023.383924.2435

چکیده

تکنولوژی سامانۀ ترمز ضد قفل برای کنترل وسایل نقلیه عملکرد قابل قبولی دارد. از کنترل‌های مختلفی برای کنترل سامانۀ ترمز ضد قفل استفاده می‌شود. هدف این مقاله دستیابی به سیستم کنترل مدلغزشی به عنوان یک سیستم کنترلی برتر برای کنترل سامانۀ ترمز ضد قفل وسایل نقلیه است. عملکرد این سیستم کنترل به گونه‌ای است که سیگنال کنترلی اعمالی منجر به عملکرد نرم و غیرناگهانی سیستم ترمز ضد قفل می‌گردد. در دسترس نبودن حسگر برای متغیرهای حالت ایجاب می‌کند که به جای استفاده از مقادیر اصلی متغیرهای حالت، در مسیر فیدبک سیستم کنترل از مقادیر تخمینی متغیرهای حالت استفاده شود. در این مقاله، علاوه بر طراحی کنترل‌کننده، یک استراتژی به منظور طراحی چند رؤیت­گر ارائه می‌شود. این کار منجر به عملکرد سریع و پایدار سامانۀ ترمز ضد قفل می‌گردد. نتایج اخذ شده از شبیه‌سازی روش پیشنهادی در محیط نرم‌افزار متلب مؤید کارایی استراتژی پیشنهادی است. این شبیه‌سازی‌ها بر مبنای داده‌های سیستم‌های واقعی انجام شده است و نتایج مؤید کارایی قابل قبول عملکرد روش پیشنهادی در کاربردهای واقعی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Designing an Adaptive Sliding-Mode Controller for Vehicle Antilock Braking System Using Speed and Friction Coefficients Estimation

نویسندگان [English]

  • Mohammad Esfandyari 1
  • Shahriar Abbasi 2
1 PhD Student, Deparment of Electrical and Computer Engineering, Faculty of Boys 1, Kermanshah Branch, Technical and Vocational Universtiy (TVU), Kermanshah, Iran.
2 Asistant Profosser, Deparment of Electrical and Computer Engineering, Faculty of Boys 1, Kermanshah Branch, Technical and Vocational University (TVU), Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

The Antilock Braking System (ABS) technology has an acceptable performance for vehicle control. Thus far, different control strategies have been used to control the Antilock Braking System of vehicles. The aim of this paper was to achieve a sliding mode control system as a better system for vehicle Antilock Braking System control so that the applied control signal leads to smooth and non-sudden operation of the Antilock Braking System. Unavailability of a sensor to sense state variables leads to their estimated values being used in the feedback path of the system instead of using the original values of the state variables. In this article, in addition to the design of the controller, a strategy for designing multiple observers is presented. This leads to the fast and stable performance of the Antilock Braking System control system. Effectiveness of the proposed strategy was confirmed by simulation in the MATLAB environment. The simulations were based on the real-world data and therefore, the results confirmed the performance of the proposed method in real applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antilock Braking System (ABS) Adaptive Sliding
  • Mode Controller Speed Estimation Friction Coefficients Estimation

مراجع

[1] Golmohammadi, M. H., Mirzaei, M., & Najjari, B. (2015). Design of Anti-lock Braking System Compatible with Different Road Conditions for Trucks. Modares Mechanical Engineering, 15(9), 371-380. http://mme.modares.ac.ir/article-15-744 0-en.html
[2] Hosseinpur, M., & Akbarzadeh Kalat, A. (2016). Observer-Based Robust Indirect Adaptive Fuzzy Control of Antilock Braking System Using Road Conditions Estimation. Journal of Control, 10(1), 37-49. http://joc.kntu.ac.ir/article-1-292-en.html
[3] Nasiri, S., Rahimi Asiabaraki, H., & Arefian, M. (2022). Designing and Comparing the Performance of Rule-Based and Sliding Mode Controllers of Automotive Hydraulic Anti-Lock Braking System. Karafan Quarterly Scientific Journal, 19(3), 115-140. https://doi.org/10.48301/kssa.2022.350886.2197
[4] Pretagostini, F., Ferranti, L., Berardo, G., Ivanov, V., & Shyrokau, B. (2020). Survey on Wheel Slip Control Design Strategies, Evaluation and Application to Antilock Braking Systems. Institute of Electrical and Electronics Engineers Access, 8, 10951-10970. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2965644
[5] Zhang, X., Xu, Y., Pan, M., & Ren, F. (2014). A vehicle ABS adaptive sliding-mode control algorithm based on the vehicle velocity estimation and tyre/road friction coefficient estimations. Vehicle System Dynamics, 52(4), 475-503. https://doi.org/1 0.1080/00423114.2013.864775
[6] Montani, M., Vitaliti, D., Capitani, R., & Annicchiarico, C. (2020). Performance Review of Three Car Integrated ABS Types: Development of a Tire Independent Wheel Speed Control. Energies, 13(23), 6183. https://doi.org/10.3390/en13236183
[7] Sun, J., Xue, X., & Cheng, K. W. E. (2021). Four-Wheel Anti-Lock Braking System With Robust Adaptation Under Complex Road Conditions. Electrical and Electronics Engineers Transactions on Vehicular Technology, 70(1), 292-302. https://doi.org/ 10.1109/TVT.2020.3045694
[8] Sun, J., Xue, X., & Cheng, K. W. E. (2019). Fuzzy Sliding Mode Wheel Slip Ratio Control for Smart Vehicle Anti-Lock Braking System. Energies, 12(13), 2501. https://doi.org/10.3390/en12132501
[9] Wang, J. C., He, R., & Kim, Y. B. (2020). Optimal Anti-Lock Braking Control With Nonlinear Variable Voltage Charging Scheme for an Electric Vehicle. Electrical and Electronics Engineers Transactions on Vehicular Technology, 69(7), 7211-7222. https://doi.org/10.1109/TVT.2020.2992756
[10] Moghaddam, H., & Mojallali, H. (2017). Robust control of anti-lock braking system using optimized fast terminal sliding mode controller. Modares Mechanical Engineering, 17(4), 290-298. http://mme.modares.ac.ir/article-15-3021-en.html
[11] Faraji, M., Johari Majd, V., & Momeni, H. (2006, May 15). Design of sliding mode controller for anti-lock braking system using nonlinear vision. 14th Annual Conference of Mechanical Engineering, Isfahan, Iran. https://civilica.com/doc/27550/
[12] Bohlouri, V. (2021). Robust Optimization of Satellite Attitude Control with Reaction Wheel Actuator in the Presence of Uncertainties. Karafan Quarterly Scientific Journal, 18(3), 101-114. https://doi.org/10.48301/kssa.2021.130310
[13] You, S., Gil, J., & Kim, W. (2022). Fixed-Time Slip Control With Extended-State Observer Using Only Wheel Speed for Anti-Lock Braking Systems of Electric Vehicles. Institute of Electrical and Electronics Engineers Transactions on Intelligent Transportation Systems, 23(7), 6368-6378. https://doi.org/10.1109/TITS.2021.3055980
[14] 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. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 29(3), 736-765. https://doi.org/10.1002/rnc.4366
[15] Arrigoni, S., Cheli, F., Gavardi, P., & Sabbioni, E. (2017). Influence of Tire Parameters on ABS Performance. Tire Science and Technology, 45(2), 121-143. https://doi.org/ 10.2346/tire.17.450203
[16] Best, M. C. (2010). Identifying tyre models directly from vehicle test data using an extended Kalman filter. Vehicle System Dynamics, 48(2), 171-187. https://doi.org/1 0.1080/00423110802684221
[17] Imsland, L., Johansen, T. A., Fossen, T. I., Fjær Grip, H., Kalkkuhl, J. C., & Suissa, A. (2006). Vehicle velocity estimation using nonlinear observers. Automatica, 42(12), 2091-2103. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2006.06.025
[18] Modabbernia, M., Masoumnezhad, M., & Akoushideh, A. (2022). Simulation Toolboxes of Dynamic Systems for Optimized Fractional Linear Order Controllers. Karafan Quarterly Scientific Journal, 19(1), 263-289. https://doi.org/10.48301/kssa.2021.2 88620.1554
فصلنامه علمی کارافن
دوره 20، شماره 3
فنی و مهندسی
آذر 1402
صفحه 443-464

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 25 بهمن 1401
  • تاریخ بازنگری: 24 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 03 مهر 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار