Ин таҳқиқот ба ҷойи шарҳ додани хусусияти гардиши автомобил танҳо бо параметрҳои ҷудогонаи физикӣ, ба монанди масса, сахтии гардишии шина ё пойгоҳи чархҳо, онро тавассути ду тағйирёбандаи сатҳи система барои меҳварҳои пеш ва қафо, ки лағжиши хос номида мешаванд, аз нав ифода мекунад. Лағжиши хос муайян мекунад, ки як меҳвар дар зери шитоби муайяни паҳлуӣ чӣ қадар кунҷи лағжиш ба вуҷуд меорад. Муҳаққиқон ин мафҳумро бо модели классикии хаттии якпайраҳа, ки модели велосипедӣ низ номида мешавад, муттаҳид карда, аз рӯи лағжиши хоси меҳвари пеш \(\eta_{sf}\), лағжиши хоси меҳвари қафо \(\eta_{sr}\) ва пойгоҳи чархҳо \(l\) хусусиятҳои динамикии паҳлуии автомобил, аз ҷумла суръати yaw, лағжиши паҳлуӣ, басомади табиӣ, таносуби демпфиронӣ, вақти болоравӣ ва фоидаи ҳолати устуворро дар соҳаи басомад ҳосил мекунанд.

Натиҷаи асосии модел ин аст, ки фарқи байни лағжишҳои хоси меҳварҳои пеш ва қафо метавонад мустақиман бо хусусияти understeer/oversteer ва ҷавоби гузарои yaw-и автомобил алоқаманд карда шавад. Дар манбаъ градиенти understeer бо истифода аз лағжишҳои хос ба шакли \(D_a=\eta_{sf}-\eta_{sr}\) ифода мешавад. Фарқи мусбат дар доираи модел ба самти understeer-и устувортар мувофиқ аст, дар ҳоле ки бартарӣ пайдо кардани лағжиши хоси қафо нисбат ба пеш ба самти oversteer мувофиқат мекунад. Пойгоҳи чархҳо низ махсусан фоидаи yaw дар ҳолати устувор ва қобилияти манёвр дар суръати пастро тағйир медиҳад. Пойгоҳи виртуалии кӯтоҳтар дар модел фоидаи баландтари yaw ва ҷавоби чолоктар медиҳад, дар ҳоле ки пойгоҳи дарозтар фоидаи пасттар ва ҷавоби самтии оромтар ба вуҷуд меорад.

Ҳадафи пешрафтаи таҳқиқот танҳо он нест, ки ин се параметр пеш аз тарҳрезии автомобил ба интихоби таҷҳизот кӯмак кунанд, балки инчунин дар автомобилҳое, ки якчанд актуатор, ба монанди steer-by-wire, идоракунии меҳвари қафо, тормозгирӣ ва векторкунии моменти муҳаррики барқӣ доранд, шассии виртуалии истинодӣ эҷод намоянд. Дар режимҳои ронандагии Comfort, Normal ва Sport пойгоҳи физикии чархҳо ё шинаи автомобили воқеӣ тағйир намеёбад; системаи идоракунӣ кӯшиш мекунад ҷавоби ҳадафии yaw-ро бо масштабкунии арзишҳои лағжиши хос ва пойгоҳи чархҳо дар модели виртуалӣ тағйир диҳад.

Аз нигоҳи Туркия: Таҳқиқот дар рӯйпӯшҳои асфалтии Туркия, ҳарорати шинаҳо, фишори шинаҳо, парки автомобилҳо, калибровкаҳои маҳаллии овезон ё профилҳои ронандагӣ тасдиқ нашудааст. Барои системаи идоракунии шасси ё steer-by-wire, ки дар Туркия истифода мешавад, интихоби шинаҳои маҳаллӣ, коэффициенти часпиши роҳ, тағйироти ҳарорат, бори автомобил, сифати роҳ, шартҳои homologation ва маҳдудиятҳои актуаторҳои воқеии автомобил бояд алоҳида санҷида шаванд. Натиҷаҳои аналитикии таҳқиқотро мустақиман ба рафтори “Sport” ё “Comfort”-и автомобили мушаххас дар Туркия табдил додан мумкин нест.

Чаро лағжиши хос ҳамчун тағйирёбандаи нави тарроҳӣ пешниҳод мешавад?

Пешниҳоди асосии таҳқиқот чунин аст: барои муҳандиси шасси танҳо гуфтани “сахтии гардишии меҳвари пеш ин қадар N/rad аст” ё “массаи автомобил ин қадар килограмм аст” метавонад эҳсоси ронандагиро мустақиман шарҳ надиҳад. Лағжиши хос кунҷи лағжишеро, ки меҳвар дар ҷавоб ба шитоби паҳлуӣ ба вуҷуд меорад, дар як параметр ҷамъ мекунад.

Таъриф барои меҳварҳои пеш ва қафо:

\[ \eta_{sf}= \frac{m\,l_r} {(l_r+l_f)C_{\alpha f}} \]

\[ \eta_{sr}= \frac{m\,l_f} {(l_r+l_f)C_{\alpha r}} \]

мебошад. Дар ин ҷо \(m\) массаи автомобилро, \(C_{\alpha f}\) ва \(C_{\alpha r}\) сахтиҳои гардишии меҳварҳои пеш ва қафо, \(l_f\) ва \(l_r\) бошад масофаи маркази вазн то меҳварҳои пеш ва қафоро ифода мекунанд.

Бо истифода аз ин таъриф кунҷҳои лағжиши меҳварҳо:

\[ \alpha_f=\eta_{sf}a_{yf} \]

\[ \alpha_r=\eta_{sr}a_{yr} \]

ба ин шакл оварда мешаванд. Ба ибораи дигар, \(\eta_s\) параметри системаест, ки кунҷи лағжишро ба ҳар воҳиди шитоби паҳлуӣ ифода мекунад. Матни манбаъ онро бо дараҷа/(m/s²) шарҳ медиҳад.

Модели классикии велосипедӣ ба кадом фарзияҳо асос меёбад?

Таҳқиқот автомобили чорчархаро бо модели хаттии якпайраҳаи ду дараҷаи озодӣ ифода мекунад, ки ҳар меҳварро ба як чархи эквивалентӣ коҳиш медиҳад. Ду тағйирёбандаи ҳолати таҳқиқшаванда кунҷи лағжиши паҳлуии кузов \(\beta\) ва суръати yaw \(\dot{\psi}\) мебошанд.

Модел чор фарзияи асосӣ дорад: ҳаракатҳои roll ва pitch-и кузов сарфи назар мешаванд; кунҷҳои рул ва лағжиш хурданд; суръати тӯлонӣ доимист; қувваҳои паҳлуии шина нисбат ба кунҷи лағжиш хаттӣ ҳисобида мешаванд.

Дар ин минтақаи хаттӣ:

\[ F_{YT,f}=C_{\alpha f}\alpha_f \]

\[ F_{YT,r}=C_{\alpha r}\alpha_r \]

қабул карда мешавад. Таҳқиқот махсус таъкид мекунад, ки вақте кунҷҳои лағжиш аз тақрибан 5° зиёд мешаванд, хатои фарзияи хаттии шина меафзояд. Аз ин рӯ, модел барои ифодаи физикаи муфассали шина дар манёврҳои шадиди ҳаддӣ ё сатҳҳои дорои часпиши хеле паст тарҳрезӣ нашудааст.

Чаро yaw ва лағжиши паҳлуӣ аз ҳам мустақил нестанд?

Ҳангоми дода шудани фармони рул, шинаҳо танҳо моменти yaw-ро, ки автомобилро дар атрофи меҳвари амудӣ мегардонад, ба вуҷуд намеоранд; ҳамзамон дар маркази массаи автомобил ҳаракати паҳлуӣ низ ба вуҷуд меояд. Аз ин рӯ, суръати yaw ва лағжиши паҳлуии кузов дар модели якпайраҳа ба ҳам вобастаанд.

Таҳқиқот ин робитаро дар шакли фазои ҳолат:

\[ \dot{x}=Ax+Bu \]

ифода мекунад. Вектори ҳолат:

\[ x= \begin{bmatrix} \beta\\ \dot{\psi} \end{bmatrix} \]

ва вектори идоракунӣ:

\[ u= \begin{bmatrix} \delta_f\\ \delta_r\\ M_{yawC} \end{bmatrix} \]

мебошад. Ҳамин тавр, кунҷи рули пеш \(\delta_f\), кунҷи рули қафо \(\delta_r\) ва моменти берунии yaw \(M_{yawC}\), ки тавассути векторкунии момент ё тормозгирӣ ба вуҷуд меояд, метавонанд дар як чаҳорчӯбаи динамикӣ таҳлил шаванд.

Understeer ва oversteer бо лағжиши хос чӣ гуна шарҳ дода мешаванд?

Яке аз натиҷаҳои бевоситаи таҳқиқот он аст, ки градиенти understeer метавонад чунин навишта шавад:

\[ D_a=\eta_{sf}-\eta_{sr} \]

.

Дар чаҳорчӯбаи манбаъ, вақте \(\eta_{sf}>\eta_{sr}\) аст, \(D_a>0\) мешавад ва автомобил дорои хусусияти understeer арзёбӣ мегардад. Меҳвари пеш дар ҳамон шитоби паҳлуӣ нисбат ба меҳвари қафо кунҷи лағжиши бештар ба вуҷуд меорад; автомобил ба ҷойи худ аз худ танг кардани радиуси гардиш, рули бештар талаб мекунад.

Ҳангоми \(\eta_{sr}>\eta_{sf}\), лағжиши хоси қисми қафо бартарӣ пайдо мекунад ва модел ба самти oversteer мегузарад. Муҳаққиқон инро бо фоидаи баланди yaw ва рафтори меҳвари қафо, ки идора карданаш душвортар аст, алоқаманд медонанд.

Устуворӣ чӣ гуна таъриф мешавад?

Ба полиноми характеристикии модели фазои ҳолат шарти Routh–Hurwitz татбиқ карда мешавад. Градиенти understeer, ки бо параметрҳои классикӣ гирифта мешавад:

\[ D_a= \frac{m_f}{C_{\alpha f}} - \frac{m_r}{C_{\alpha r}} \]

мебошад ва ҳангоми истифодаи таърифи лағжиши хос ҳамон сохтор ба шакли \(\eta_{sf}-\eta_{sr}\) меояд.

Тибқи таҳқиқот, модели хаттӣ бо \(D_a>0\) дар тамоми суръатҳои автомобил рафтори устувор нишон медиҳад, дар ҳоле ки ҳангоми \(D_a<0\) суръати критикӣ пайдо мешавад. Болотар аз ин суръати критикӣ модели хаттӣ метавонад устувории худро аз даст диҳад.

Ҳангоми гузаштан ба соҳаи басомад чӣ ба даст меояд?

Муҳаққиқон функсияҳои интиқолро дар шакли стандартии системаи дараҷаи дуюм аз нав менависанд:

\[ G_{a,b}(s)= g_{0a,b} \frac{1+\tau_{a,b}s} {\frac{1}{\omega_n^2}s^2+ \frac{2\zeta_n}{\omega_n}s+1} \]

Дар ин ифода чор бузургии дорои маънои физикӣ ҷудо карда мешаванд: фоидаи ҳолати устувор \(g_0\), доимии вақти нули интиқол \(\tau\), басомади табиӣ \(\omega_n\) ва таносуби демпфиронӣ \(\zeta_n\).

Ҳамин тавр, на танҳо “чӣ қадар” ҷавоби yaw аз фармони рул ё векторкунии момент ба вуҷуд меояд, балки “чӣ қадар зуд”, “чӣ қадар ларзишнок” ва “дар кадом диапазони басомад” ин ҷавоб инкишоф меёбад, низ таҳқиқ кардан мумкин аст.

Чаро пойгоҳи чархҳо ҳисси ронандагиро тағйир медиҳад?

Фоидаи ҳолати устувори вуруди идоракунии пеш ё қафо нисбат ба суръати yaw дар таҳқиқот:

\[ g_{0\dot{\psi},\delta_f} = g_{0\dot{\psi},\delta_r} = \frac{v_x} {l+(\eta_{sf}-\eta_{sr})v_x^2} \]

ба даст оварда мешавад.

Ин муодила ду таъсири асосиро равшан ҷудо мекунад: пойгоҳи чархҳо \(l\) ва фарқи лағжиши хоси пеш-қафо. Дар шароити якхелаи суръат ва лағжиши хос, кӯтоҳ шудани пойгоҳи чархҳо ҳади геометрии махраҷро кам карда, фоидаи yaw-ро зиёд мекунад. Аз ин рӯ, модел пойгоҳи виртуалии кӯтоҳро барои хусусияти чолоктар ва пойгоҳи виртуалии дарозро барои хусусияти оромтару устувортар истифода мебарад.

Дар Шакли 6 тағйирёбии фоидаи ҳолати устувори yaw бо суръат барои пойгоҳҳои виртуалии гуногун аз 1,35 m то 4,05 m нишон дода шудааст. Каҷҳо нишон медиҳанд, ки дар пойгоҳи кӯтоҳ фоида баландтар ва дар пойгоҳи дароз пасттар аст. Ин аз ҷиҳати физикӣ маънои онро надорад, ки пойгоҳи чархҳои автомобил ҳангоми ҳаракат тағйир меёбад; параметри модели истинодӣ дар системаи идоракунӣ ба таври виртуалӣ тағйир дода мешавад.

Автомобилҳои намунавӣ барои чӣ истифода мешаванд?

Таҳқиқот барои муқоисаи басомади табиӣ ва рафтори демпфиронии самтӣ се маҷмӯи параметрҳои автомобили намунавиро истифода мебарад. Инҳо озмоиши нави кори трек нестанд, балки барои нишон додани рафтори модели аналитикӣ дар зери вурудҳои гуногуни шасси истифода мешаванд.

Басомади табиӣ чиро ифода мекунад?

Басомади табиӣ майли системаи yaw–лағжиши паҳлуиро ба он ифода мекунад, ки ба як вуруд ё таъсири халалдоркунанда чӣ қадар зуд ҷавоб медиҳад. Муҳаққиқон басомади табииро ҳамчун функсияи лағжиши хоси пеш ва қафо ва пойгоҳи чархҳо ҳосил мекунанд.

Тибқи тафсири таҳқиқот, кам кардани лағжиши хоси қафо, яъне сахттар шудани рафтори паҳлуии қисми қафо дар дохили модел, басомади табииро баланд мекунад. Дар ин ҳолат система зудтар ҷавоб медиҳад. Зиёд кардани лағжиши хоси қафо бошад басомади табииро паст карда, ҷавоби гузарои сусттар ба вуҷуд меорад.

Дар Шакли 3 барои се автомобили намунавӣ дида мешавад, ки басомади табиӣ бо зиёд шудани суръати автомобил коҳиш меёбад. Каҷҳо ҳамчунин нишон медиҳанд, ки фарқи параметрҳои шасси метавонад хусусияти басомадиро тағйир диҳад.

Чаро таносуби демпфиронӣ танҳо маънои суръатро надорад?

Чолокӣ танҳо ҷавоби зуд нест. Система метавонад хеле зуд ҷавоб диҳад, аммо ҳамзамон аз ҳад зиёд қулла занад ё ба ларзиш бештар майл дошта бошад. Таносуби демпфиронӣ \(\zeta_n\) нишон медиҳад, ки ларзишҳои yaw–лағжиши паҳлуӣ пас аз таъсири халалдоркунанда чӣ қадар зуд хомӯш мешаванд.

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки интихоби лағжиши хос байни вақти болоравӣ ва overshoot як созиш ба вуҷуд меорад. Демпфиронии пасттар метавонад ҷавоби зудтар диҳад, аммо overshoot-и максималиро зиёд кунад; демпфиронии баландтар бошад гузариши сусттар, вале оромтар ба вуҷуд меорад.

Муносибати системаи дараҷаи дуюм, ки барои overshoot-и максималии қулла истифода мешавад:

\[ M_p= 100 e^{ -\frac{\pi\zeta_n} {\sqrt{1-\zeta_n^2}} } \% \]

мебошад. Вақти ҷойгиршавӣ низ бо \(\omega_n\) ва \(\zeta_n\) алоқаманд аст. Ҳамин тавр, хусусияти ҳадафии шасси метавонад на танҳо тавассути рафтори статикии гардиш, балки тавассути ҷавоби вақтӣ низ таъриф шавад.

Идоракунии чорчарха чӣ кор мекунад?

Ҳангоми идора шудани меҳварҳои пеш ва қафо дар як фаза ё фазаҳои муқобил, фоидаи yaw метавонад барои мақсадҳои гуногун истифода шавад. Дар таҳқиқот идоракунии пеш-қафои муқобилфаза бо манёврпазирии баландтар ва ҷавоби гардиши бештар, дар ҳоле ки идоракунии ҳамфаза махсусан дар суръати баланд бо устувории самтии бештар шарҳ дода мешавад.

Ин бо принсипи асосии системаҳои муосири идоракунии чорчарха мувофиқ аст: вобаста ба ҷавоби yaw-и дилхоҳ, меҳвари қафо метавонад барои дастгирӣ кардани ҳаракати меҳвари пеш ё ором кардани он истифода шавад.

Оё векторкунии момент метавонад ҷойи рулро гирад?

Тибқи таҳқиқот, векторкунии момент метавонад моменти yaw тавлид кунад, аммо дар ҳамон шароит механизми тавлиди yaw ба андозаи рул самаранок нест. Дар ҳосилкунии муаллифон моменти yaw, ки аз қувваи дифференсиалии тӯлонӣ ба вуҷуд меояд:

\[ M_{yawC}=\frac{t}{2}\Delta F_x \]

таъриф карда мешавад. Дар ин ҷо \(t\) паҳнои из аст.

Кунҷи эквивалентии рул барои векторкунии момент:

\[ \delta_{M_{yawC}} = \frac{t\,a_x}{2l} \left( \frac{\eta_{sf}}{l_r} + \frac{\eta_{sr}}{l_f} \right) \]

ҳосил карда мешавад. Таҳқиқот мегӯяд, ки ба сабаби омили геометрии масштаб \(t/(2l)\), самаранокии yaw, ки бо моменти кашиш/тормоз тавлид мешавад, метавонад нисбат ба вуруди рул тақрибан %70 камтар бошад. Ин таносуби тахминӣ ба чаҳорчӯбаи модел тааллуқ дорад ва набояд ҳамчун таносуби физикии доимӣ барои ҳамаи автомобилҳо тафсир шавад.

Оё “пойгоҳи виртуалии чархҳо” пойгоҳи воқеиро тағйир медиҳад?

Не. Дар равиши шахсисозии таҳқиқот шассии физикӣ тағйир намеёбад. Модели автомобилии истинодӣ дар дохили контроллер тағйир дода мешавад.

Арзишҳои ҳадаф:

\[ D_{a,target}=D_{a,ratio}D_{a0} \]

\[ l_{target}=l_{ratio}l_0 \]

\[ \eta_{sr,target}= \eta_{s,ratio}\eta_{sr0} \]

таъриф карда мешаванд.

\(D_{a0}\), \(l_0\) ва \(\eta_{sr0}\) арзишҳои номиналии автомобили воқеиро, ки истеҳсолкунанда муайян кардааст, ифода мекунанд; тағйирёбандаҳои ҳадафӣ хусусияти шассии виртуалиро, ки системаи идоракунӣ мехоҳад тақлид кунад, нишон медиҳанд.

Режимҳои Comfort, Normal ва Sport чӣ гуна эҷод мешаванд?

Дар таҳқиқот режими ронандагӣ ба интихоби параметрҳои ҳадафии шасси бо истифодаи якҷояи “Agility Index” ва суръати автомобил пайваст карда шудааст.

Режими Comfort ҳамчун истиноди виртуалӣ барои коҳиш додани тезии меҳвари қафо ва ба даст овардани ҷавоби мулоимтару устувортар; режими Normal барои мувозинат байни чолокӣ ва бароҳатӣ; режими Sport бошад барои чолокии самтии баландтар ва ҷавоби тезтари меҳвари қафо шарҳ дода мешавад.

Шакли 5 харитаи намунавиро нишон медиҳад, ки таносуби масштабкунии пойгоҳи чархҳо чӣ гуна бо суръат ва режими ронандагӣ тағйир дода мешавад. Таҳқиқот мегӯяд, ки ин харитаҳо аз симулятсияҳо ва озмоишҳои трекӣ бо автомобилҳои гуногуни Renault Group дар шароити часпиши баланд таҳия шудаанд; аммо маълумоти хоми трек дар таҳқиқот нашр нашудааст.

Оё як автомобил метавонад ба автомобили дигар табдил ёбад?

Не. Манбаъ ин маҳдудиятро ошкоро эътироф мекунад. Бо тағйир додани параметрҳои модели истинодӣ метавон ҳадафи yaw-еро ба вуҷуд овард, ки ба “шахсияти” динамикии синфи дигари автомобил наздик аст; аммо қобилияти часпиши шина, қувваи мотор/тормоз, геометрияи овезон, тақсимоти масса ё пойгоҳи физикии чархҳои автомобили воқеӣ тағйир намеёбад.

Аз ин рӯ, усул “табдил додани виртуалӣ ба автомобили варзишӣ”, ки қонунҳои физикаро паси сар кунад, нест; он усули шахсисозии ҳисси ронандагӣ аст, ки истиноди идоракуниро дар дохили маҳдудиятҳои мавҷудаи таҷҳизот тағйир медиҳад.

Чаро ин модел дар автомобилҳои дорои актуаторҳои зиёд муҳим аст?

Дар автомобилҳои насли нав як ҳаракати yaw-ро якчанд актуатор ба вуҷуд оварда метавонанд: рулкунии пеш, рулкунии қафо, тормозҳои инфиродӣ ва муҳаррикҳои барқии мустақил. Масъалаи системаи идоракунӣ ин аст, ки муайян кунад кадом актуатор чӣ қадар дахолат намояд.

Формули тақсимоти идоракунии таҳқиқот суръати ҳадафии yaw-ро аз вуруди рули пеши ронанда ба вуҷуд меорад ва баъдан кӯшиш мекунад фарқи байни ҷавоби воқеии yaw ва ҳадафро тавассути идоракунии қафо ё векторкунии момент тақсим кунад.

Ин равиш махсусан ҳамчун воситаи тарроҳӣ барои платформаҳое пешниҳод мешавад, ки дорои дараҷаҳои иловагии озодии идоракунӣ, ба монанди чор муҳаррики мустақил, brake-by-wire, steer-by-wire ва rear-wheel steering мебошанд.

Шина, овезон ва эластокинематика чӣ гуна якҷо мешаванд?

Дар бахши ниҳоии муҳокима градиенти global steer ҳамчун ҷамъбасти се саҳм навишта мешавад:

\[ D_{a,global} = D_{a,tires} + D_{a,suspension} + D_{a,elasto} \]

ва муфассалтар:

\[ D_{a,global} = \left( \frac{m_f}{C_{\alpha f}} - \frac{m_r}{C_{\alpha r}} \right) + (\varepsilon_r-\varepsilon_f) \frac{mh}{C} + (F_{Tr}m_r-F_{Tf}m_f) \]

дода мешавад.

Дар ин ҷо ҳади якум мутобиқати гардишии шинаҳо, ҳади дуюм таъсири геометрияи овезон/roll-steer, ки бо roll-и кузов алоқаманд аст, ва ҳади сеюм таъсири compliance-steer-ро, ки аз деформатсияи эластикии втулкаҳо ва унсурҳои овезон ба вуҷуд меояд, ифода мекунад.

Ин бахш нишон медиҳад, ки лағжиши хос тамоми физикаи шассиро танҳо аз байн намебарад. Лағжиши хос махсусан як тағйирёбандаи тарроҳист, ки таъсири асосии шина ва тақсимоти массаро дар сатҳи система фишурда ифода мекунад; ҳадафи воқеии шасси ҳамоно интихоби муштараки шина, геометрияи овезон ва таҷҳизоти эластокинематикиро талаб мекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Модели хаттии якпайраҳа метавонад бо истифода аз лағжишҳои хоси меҳварҳои пеш ва қафо аз нав ифода шавад.
• Фарқи лағжиши хоси пеш-қафо градиенти steer/understeer-ро дар модел мустақиман ифода мекунад.
• Арзишҳои пойгоҳи чархҳо ва лағжиши хос ба фоидаи ҳолати устувори yaw, басомади табиӣ, таносуби демпфиронӣ ва ҷавоби гузаро таъсир мерасонанд.
• Ин параметрҳо метавонанд барои эҷоди рафтори виртуалии автомобили истинодӣ дар системаи идоракунӣ истифода шаванд.
• Рулкунии пеш, рулкунии қафо ва векторкунии момент метавонанд дар як масъалаи истинодии yaw ба таври аналитикӣ баррасӣ шаванд.
• Модел чаҳорчӯбаи тарроҳиро пешниҳод мекунад, ки метавонад пеш аз интихоби таҷҳизот дар сатҳи система хусусияти ҳадафии роҳгириро тавсиф кунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё насанҷидааст

• Модел рафтори пурраи ғайрихаттии шина дар минтақаи лимитии роҳгириро тасдиқ намекунад.
• Ин модели пурраи динамикаи кузов нест, ки ҳаракатҳои roll ва pitch-ро ҳамчун дараҷаҳои озодӣ дар бар гирад.
• Намегӯяд, ки пойгоҳи физикии чархҳои автомобилро бо нармафзор тағйир додан мумкин аст.
• Нишон намедиҳад, ки кори воқеии физикии автомобили сатҳи ибтидоиро ба автомобили варзишӣ табдил додан мумкин аст.
• Каҷҳои модели Шакл 3–7 тасдиқи мустақили васеъмиқёси роҳи воқеӣ нестанд.
• Нишон намедиҳад, ки ҳамон дақиқӣ дар шароити часпиши паст, барф/ях ё манёврҳои шадиди лимитӣ нигоҳ дошта мешавад.
• Нишон намедиҳад, ки ҳамон калибровкаҳои режими ронандагӣ метавонанд мустақиман дар роҳҳои Туркия истифода шаванд.
• Ҳарорати шина, фишор, қабатҳои сохторӣ ва хусусиятҳои муфассали ғайрихаттии соиш дар модели мавҷуда ошкоро моделсозӣ нашудаанд.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Нуқтаи оғози модел

Таҳқиқот модели хаттии 2-DOF якпайраҳаи автомобиле бо идоракунии пеш ва қафоро истифода мебарад. Дар модел ҳаракат бо ҳамворӣ маҳдуд буда, ҳолатҳо кунҷи лағжиши паҳлуии кузов ва суръати yaw мебошанд.

Табдил ба лағжиши хос

Массаи самараноки меҳварҳои пеш ва қафо бо сахтии гардишии шина муттаҳид карда шуда, \(\eta_{sf}\) ва \(\eta_{sr}\) таъриф шудаанд. Ҳамин тавр, шумораи зиёди параметрҳои физикӣ дар функсияҳои интиқол ба ифодаи фишурдатари система табдил дода мешаванд.

Натиҷаи муҳими ин табдил:

\[ D_a=\eta_{sf}-\eta_{sr} \]

мебошад. Ҳамин тавр, градиенти steer-ро мустақиман аз рӯи ду параметри лағжиши хос хондан мумкин аст.

Таҳлили соҳаи басомад

Модели фазои ҳолат ба соҳаи Laplace интиқол дода шуда:

\[ X(s)=(sI-A)^{-1}BU(s) \]

ва:

\[ G(s)=(sI-A)^{-1}B \]

матрицаи интиқол ба даст оварда мешавад.

Ин матрица ҷавоби лағжиши паҳлуии кузов ва суръати yaw-ро ба вурудҳои рули пеш, рули қафо ва моменти yaw дар бар мегирад.

Таҳлили модалӣ

Муҳаққиқон ҷавоби yaw-ро бо равиши синтези модалӣ чунин баррасӣ мекунанд, ки ҳар як вуруди идоракунӣ ҳамон модаи табиии yaw–лағжиши паҳлуиро тавассути нулҳои гуногуни интиқол барангезад.

Арзишҳои \(\omega_n\) ва \(\zeta_n\)-и модаи табиӣ динамикаи асосии системаро муайян мекунанд, дар ҳоле ки арзишҳои гуногуни \(\tau\) барои рули пеш, рули қафо ва векторкунии момент барои шакл додани ҷавоби гузаро истифода мешаванд.

Параметрҳои модели истифодашуда барои се автомобили намунавӣ

Ёддошти воҳид: Дар Ҷадвали 2-и манбаъ воҳиди лағжиши хос аз ҷиҳати типографӣ ба шакли “rad/ms−2” дида мешавад; қисми таърифи матни таҳқиқот бошад лағжиши хосро ҳамчун кунҷ/(m/s²) тавсиф мекунад. Аз ин рӯ, воҳиди ҷадвал бе гузаштан аз маънои шакли дар манбаъ дидашуда интиқол дода шудааст.

Натиҷаҳои басомади табиӣ

Дар Шакли 3 тағйирёбии басомади табиӣ барои се модели намунавӣ дар диапазони суръати тақрибан 20–160 km/h пешниҳод шудааст. Ҳар се каҷ бо зиёд шудани суръат тамоюли поёнравиро нишон медиҳанд. Таҳқиқот таъкид мекунад, ки тағйирёбии лағжиши хоси қафо метавонад ба ин хусусияти басомадӣ таъсири назаррас расонад.

Дар тафсири аналитикии муҳаққиқон \(\eta_{sr}\)-и пасттар бо рафтори сахттари меҳвари қафо ва басомади табиии баландтар, \(\eta_{sr}\)-и баландтар бошад бо басомади табиии пасттар ва ҷавоби сусттар алоқаманд карда шудааст.

Натиҷаҳои демпфиронӣ

Шакли 4 нишон медиҳад, ки коэффициенти демпфиронии самтӣ бо баланд шудани суръат дар ҳамаи автомобилҳои намунавӣ коҳиш меёбад. Каҷҳо нишон медиҳанд, ки параметрҳои гуногуни шасси метавонанд дар як суръат сатҳҳои гуногуни демпфиронӣ ба вуҷуд оранд.

Тафсири умумии таҳқиқот чунин аст: ҳангоми ҳадаф гирифтани ҷавоби тезтари yaw барои чолокӣ, эҳтимоли overshoot-и бештар ва демпфиронии пасттар бояд қабул шавад; ҳангоми ҳадаф гирифтани хусусияти оромтар бошад ҷавоби сусттар, вале бо демпфиронии баландтар қабул карда мешавад.

Сканкунии пойгоҳи чархҳо

Дар Шакли 6 пойгоҳи чархҳои модел тақрибан аз 1,35 m то 4,05 m тағйир дода шуда, фоидаи ҳолати устувори yaw ҳисоб карда шудааст. Каҷҳои пойгоҳи кӯтоҳтар фоидаи баландтар медиҳанд, дар ҳоле ки бо зиёд шудани пойгоҳи чархҳо фоида коҳиш меёбад.

Ин таҷриба озмоише нест, ки пойгоҳи чархҳои прототипҳои физикиро тағйир диҳад; он сканкунии параметри виртуалӣ дар ҳамон модели аналитикӣ мебошад.

Сканкунии градиенти steer

Дар Шакли 7 ба ҳамин монанд градиенти steer тағйир дода шуда, робитаи фоидаи yaw бо суръат таҳқиқ мешавад. Натиҷа нишон медиҳад, ки пойгоҳи чархҳо ва фарқи лағжиши хос метавонанд ҷанбаҳои гуногуни истиноди yaw-ро мустақилона шакл диҳанд.

Харитасозии режими ронандагӣ

Дар таҳқиқот параметрҳои номиналии автомобили воқеӣ тавассути таносубҳои масштаб ба параметрҳои ҳадафӣ табдил дода мешаванд. Гуфта шудааст, ки таносубҳо мувофиқи суръати автомобил ва Agility Index интихоб мешаванд.

Дар Шакли 5 харитаҳои масштабкунии пойгоҳи чархҳо барои режимҳои Comfort, Normal ва Sport ҳамчун намуна дода шудаанд. Харита тавлиди истиноди вобаста ба суръатро ифода мекунад, ки ба шассии виртуалӣ имкон медиҳад дар суръати паст ва баланд хусусиятҳои гуногун нишон диҳад.

Тақсимоти идоракунӣ

Дар марҳилаи ниҳоии модел суръати ҳадафии yaw:

\[ \dot{\psi}_{ref}=G_{ref}\delta_f \]

таъриф мешавад ва дар шакли умумитар:

\[ \dot{\psi}_{ref} = G_{11}\delta_f+ G_{12}\delta_r+ G_{13}M_{yawC} \]

васеъ карда мешавад.

Ҳамин тавр, контроллер истиноди аналитикӣ ба даст меорад, ки метавонад таъсири мувофиқи идоракуниро байни рули пеш, рули қафо ва векторкунии момент тақсим кунад.

Маҳдудиятҳои муҳимтарини модел

Дар бахши маҳдудиятҳои худи таҳқиқот ошкоро гуфта мешавад, ки идоракунӣ метавонад рафторро танҳо дар доираи маҳдудиятҳое тағйир диҳад, ки таҷҳизоти физикӣ иҷозат медиҳад. Соиши шина–роҳ, моменти дастрасии мотор/тормоз ва сохтори механикӣ маҳдудиятҳои физикии гузаронашаванда мебошанд.

Маҳдудияти муҳими дуюм модели хаттии якпайраҳа мебошад. Кунҷҳои баланди лағжиш, рафтори ғайрихаттии шина, динамикаи гузарои шина ва таъсирҳои мустақили ҳар як чарх берун аз формули мавҷуда мемонанд.

Барои кори оянда илова кардани фишор ва ҳарорати шина, сахтии радиалӣ ва паҳлуӣ, профили геометрӣ ва хусусиятҳои сохторӣ; таҳияи моделҳои ғайрихаттӣ ва гузарои лағжиши хос ва васеъ кардани модел ба сохтори чорчарха пешниҳод мешавад.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи кори аслӣ: Frequency-Based Examination of Tire-Specific Slips and Wheelbase Impact on Lateral Guidance Performance

Муаллифон ва тартиби онҳо: Gaël Atheupe; Gordan Kongue Meli; Valentin Carvalho; Anton Van Wyk.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ нишон дода нашудааст.

Муаллифи масъул: Gaël Atheupe.

Муассисаҳо: Computer and Systems Engineering Department, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris, Palaiseau, France; Chassis Systems Control Department, Renault Group, Guyancourt, France; Department of Engineering and the Built Environment, School of Electrical & Information Engineering, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa.

Маҷалла: Vehicles.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Маълумоти нашр: Vehicles 2026, 8, 78.

DOI: 10.3390/vehicles8040078.

Пайванди расмӣ:https://doi.org/10.3390/vehicles8040078

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии аз арзёбии ҳамтоён гузашта; моделсозии аналитикии динамикаи автомобил, таҳлили соҳаи басомад ва симулятсияи параметрҳои виртуалиро дар бар мегирад.

Ҳолати арзёбӣ/нашр: Дар манбаъ санаҳои 30 Январ 2026 қабул, 24 Март 2026 бозбинӣ, 31 Март 2026 пазируфта ва 3 Апрел 2026 нашр нишон дода шудаанд.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Institut Polytechnique de Paris (IPP).

Дастрасии додаҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки дар таҳқиқот додаҳои нав эҷод ё таҳлил нашудаанд.

Манфиатҳои рақобатӣ / робитаи корпоративӣ: Ошкор шудааст, ки Gordan Kongue Meli ва Valentin Carvalho кормандони Renault Group Chassis Systems Control Department мебошанд. Муаллифони дигар робитаи тиҷоратӣ ё молиявие, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, хабар надодаанд.

Саҳми муаллифон: G.A. консептуализатсия, методология, нармафзор, таҳқиқот, нусхаи аввал ва таҳрир; G.K.M. нармафзор, куррасияи додаҳо ва нусхаи аввал; V.C. нармафзор, тасдиқ ва нусхаи аввал; A.V.W. методология ва бозбинӣ/таҳрирро анҷом додаанд.

Ҳудуди мундариҷаи илмӣ: Муносибатҳои математикӣ, фарзияҳои модел, параметрҳои автомобил, тафсири графикҳо ва меъмории идоракунӣ дар ин мақолаи Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Аз манбаъҳои беруна натиҷаи нави таҷрибавӣ ё арзиши кори автомобил илова нашудааст.

Номувофиқии таносуб дар дохили манбаъ: Дар бахши аввали таҳқиқот таъсири шина тақрибан %60, таъсири эластокинематикӣ %20–30 ва геометрия %10 таъриф мешавад, дар ҳоле ки дар муҳокимаи ниҳоӣ тақсимоти тақрибан %70 шина, %20 эластомер ва %10 геометрияи овезон дода шудааст. Онҳо ҳамчун як тақсимоти ягона ва дақиқи миқдорӣ муттаҳид карда нашудаанд.

Ёддошти сарлавҳаи режими ронандагӣ: Дар бахши асосии усул режимҳо Comfort, Normal ва Sport дода шудаанд. Ифодаи “port, Comfort, and Normal” дар бахши маҳдудиятҳо номувофиқии навиштии дохили манбаъ мебошад.

Ёддошти баёнияи додаҳо: Таҳқиқот мегӯяд, ки харитаҳои таносуби режими ронандагӣ аз симулятсияҳо ва озмоишҳои трекӣ бо автомобилҳои гуногуни Renault Group таҳия шудаанд, дар ҳоле ки дар бахши дастрасии додаҳо навишта шудааст, ки додаҳои нав эҷод ё таҳлил нашудаанд. Азбаски додаҳои хоми трек/озмоиш дар таҳқиқот дода нашудаанд, ин харитаҳо ҳамчун маҷмӯи додаҳои таҷрибавии мустақилона аз нав тасдиқшаванда пешниҳод нашудаанд.

Маҳдудияти модел: Модели асосӣ дараҷаҳои озодии roll ва pitch-ро дар бар намегирад. Таъсирҳои roll-steer ва овезон дар ҷудокунии баъдии аналитикии steer-gradient баррасӣ мешаванд; таҳқиқот модели пурраи динамикаи бисёрҷисмаи roll нест.

Ёддошти тафсири лағжиши хос: Таърифи математикӣ хусусияти \(\eta_s=m/C_\alpha\) дорад ва таҳлили баъдӣ лағжиши хоси пасти қафоро бо сахтии баландтар ва ҷавоби зудтари басомадӣ алоқаманд мекунад. Дар баёни пештари манбаъ инчунин гуфта шудааст, ки лағжиши хоси баландтар метавонад ташаккули қувваи зудтарро таъмин кунад. Аз ин рӯ, дар ин мақолаи Verianla натиҷаҳои муқоисавӣ бар асоси муодилаҳои манбаъ ва таҳлилҳои баъдии соҳаи басомад оварда шудаанд.