Ин таҳқиқот ҳадаф дорад, ки дар автомобили дорои овезаи фаъол ба ҷойи чен кардани дақиқи тамоми профили роҳ аз пеш, теппачаи маҳаллии наздикшавандаро бо вайронкунандаи виртуалии шакли нимсинус, ки ба таври математикӣ ҳосил шудааст, ифода намуда, шитоби амудии кузов ва ҳаракати pitch-ро кам кунад. Назораткунандаи пешниҳодшудаи пешхӯрониши вайронкунандаи виртуалӣ — Virtual Disturbance Feedforward Controller, VDFC — бо назораткунандаҳои бозхӯрди статикӣ-баромадии хаттӣ-квадратӣ, ки аз моделҳои чоряки автомобил ва нимавтомобил таҳия шудаанд, якҷо карда мешавад. Баландӣ, паҳноӣ, маркази вақт/мавқеи теппачаи виртуалӣ ва дар баъзе конфигуратсияҳо муносибати фазаи пеш-қафо бо оптимизатсияи офлайнии ба симулятсия асосёфта танзим мешаванд. Тасдиқ на дар автомобили воқеӣ, балки дар симулятсияи муштараки MATLAB/Simulink 2024a ва CarSim 8.0 ва зери вурудҳои теппачаи маҳаллии нимсинус анҷом дода шудааст.

Параметргузорие, ки мувофиқи арзёбии муҳаққиқ натиҷаи мутавозинтарин додааст, VDFC4 мебошад. HVDFC4, ки ба назораткунандаи нимавтомобилии LQ SOF илова шудааст, дар симулятсияи асосии 36 km/h нисбат ба автомобили беназорат шитоби максималии амудии кузовро аз аз 3,7 m/s² то 2,1 m/s², суръати максималии pitch-ро аз аз 21,8°/s то 4,3°/s ва индекси пешниҳодшудаи \(J_{MS,DB}\)-ро, ки ду банди басомадро муттаҳид мекунад, аз аз 0,9343 то 0,2589 коҳиш дод. Таҳқиқоти манбаъ ин тағйиротро мутаносибан тақрибан ҳамчун %42, %80 ва %72 коҳиш гузориш медиҳад.

Бо вуҷуди ин, аз ин натиҷа хулосаи «ҳаракатбеморӣ %72 кам шуд» баровардан мумкин нест. \(J_{MS,DB}\) индекси муқоисавии ададӣ мебошад, ки муҳаққиқ барои якҷо кардани шитоби амудии кузов ва суръати pitch дар бандҳои 0,1–0,5 Hz ва 0,8–8 Hz таҳия кардааст. Муҳаққиқ ошкоро таъкид мекунад, ки ин индексҳо барои иваз кардани MSDV-и стандартшуда тарҳрезӣ нашудаанд. Дар таҳқиқот иштирокчиёни инсонӣ, холҳои субъективии дилбеҳузурӣ ё ченкуниҳои клиникӣ/воқеии ҳаракатбеморӣ вуҷуд надоранд.

Системаи пешниҳодшуда инчунин аз назорати классикии пешнамоише, ки «профили пурраи роҳро медонад», фарқ мекунад. VDFC ба силсилаи муфассали баландии роҳи оянда ниёз надорад; аммо вақти тахминии ба вуҷуд омадани теппача ё мавқеи марказии он ҳанӯз бояд пешакӣ муайян карда шавад. Таҳқиқот қайд мекунад, ки ин маълумотро, масалан, тавассути камераи пеш ва диди компютерӣ метавон тахмин кард. Аз ин рӯ, усул комилан бе пешнамоиш нест; ба ҷойи пешнамоиши профили пурра аз маълумоти маҳдуди пешакии сатҳи ҳодиса истифода мебарад.

Аз нигоҳи Туркия: Ин равиш метавонад барои гурӯҳҳои Ar-Ge-и автомобилсозӣ, ки овезаи фаъол, автомобилҳои автономӣ, идоракунии шассии автомобили барқӣ ва системаҳои пешнамоиши роҳро таҳия мекунанд, арзёбӣ шавад. Хусусан, ба ҷойи чен кардани тамоми профили роҳ бо дақиқии баланд, муайян кардани ҳодисаи теппачаи маҳаллӣ ва эҷоди вайронкунандаи виртуалии пешакӣ калибршуда меъмориеро пешниҳод мекунад, ки метавонад бори ҳисоббарории онлайнро кам кунад. Аммо фоизҳои беҳбудӣ дар таҳқиқот ба модели мушаххаси CarSim E-Class, параметрҳои мушаххаси овеза, теппачаи нимсинус, доираи маҳдуди суръат ва фарзияҳои идеализатсияшудаи муайянсозӣ тааллуқ доранд. Бе тасдиқи автомобили воқеӣ/HIL барои ноҳамвориҳои воқеии роҳ дар Туркия, ҳудудҳои актуатор, садои сенсор, хусусиятҳои шина ва моделҳои автомобил гуфтан мумкин нест, ки ҳамон натиҷаҳо ба даст меоянд.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Дар системаҳои овезаи фаъол ду равиши асосии назорат метавонанд якҷо истифода шаванд: бозхӯрд ва пешхӯронӣ. Назораткунандаи бозхӯрд пас аз ҳаракати автомобил мувофиқи ҷавобҳои ченшудаи кузов ва овеза қувва тавлид мекунад, дар ҳоле ки равиши пешхӯронӣ метавонад вайронкунандаи наздикшавандаи роҳро пеш аз гузаштани автомобил аз болои он ба ҳисоб гирад.

Аммо дар усулҳои классикии пешхӯронии дорои пешнамоиши роҳ профили роҳ бояд бо дақиқии баланд чен ё пешгӯӣ карда шавад. Барои кам кардани ин талабот таҳқиқот ба ҷойи истифодаи тамоми геометрияи теппачаи воқеии роҳ онро бо теппачаи виртуалии нимсинуси танзимшаванда ифода мекунад.

Принсипи асосии меъмории пешниҳодшуда:

\[ u=u_{FB}+u_{FF} \]

мебошад. Дар ин ҷо \(u_{FB}\) қувваи бозхӯрди LQ SOF ва \(u_{FF}\) қувваи пешхӯрониеро, ки VDFC тавлид мекунад, ифода менамояд.

Чаро бозхӯрди статикӣ-баромад истифода шуд?

Назораткунандаи стандартии LQR-и ҳолати пурра метавонад чен кардан ё баҳогузории ҳамаи тағйирёбандаҳои ҳолат, аз ҷумла ҷойивазкунӣ ва суръати кузов ва чархҳоро талаб кунад. Таҳқиқот қайд мекунад, ки ин метавонад барои автомобили истеҳсоли силсилавӣ талаботи сенсор ё нозири иловагӣ ба вуҷуд оварад.

Аз ин рӯ, дар таҳқиқот сохтори Static Output Feedback — SOF интихоб шудааст. Баромадҳои бозхӯрд дар модели чоряки автомобил аз суръати амудии кузов ва суръати овеза; дар модели нимавтомобил бошад аз суръати амудии кузов, суръати pitch ва суръатҳои овезаи пеш/қафо иборатанд.

Сигналҳои акселерометр аввал аз филтри баландгузар барои пахш кардани offset-и DC ва сипас аз филтри пастгузар барои кам кардани садои ченкунии басомади баланд гузаронида мешаванд. Дар таҳқиқот арзиши вобаста ба буриши поёнӣ 0,1 Hz ва барои филтри пастгузар тақрибан диапазони 15–20 Hz истифода шудааст.

Чаро LQ SOF ба ҳамон маънои LQR-и классикӣ «optimal» нест?

Таҳқиқот ин фарқиятро махсус таъкид мекунад. Дар ҳоле ки масъалаи LQR-и ҳолати пурра сохтори стандартӣ дорад, ки тавассути муодилаи Riccati метавонад ба gain-и бозхӯрди глобалӣ оптималӣ бирасад, дар масъалаи бозхӯрди статикӣ-баромад матритсаи Lyapunov ва gain-и бозхӯрд ба ҳамдигар ба таври билинеарӣ вобастаанд.

Аз ин рӯ, gain-ҳои LQ SOF, ки дар таҳқиқот бо MATLAB 2024a fminsearch() ба даст омадаанд:

ҳалли глобалӣ оптималии LQR нестанд, балки gain-ҳои SOF-и ба таври маҳаллӣ оптимизатсияшуда ва аз ҷиҳати устуворӣ тасдиқшуда мебошанд.

Gain-и номзад танҳо вақте қабул мешавад, ки ҳамаи қиматҳои хоси матритсаи ҳалқаи пӯшида дар дохили доираи воҳид қарор дошта бошанд ва ҳалли мусбатмуайяни Lyapunov ёфт шавад.

Оё VDFC устувории ҳалқаи пӯшида тағйир медиҳад?

Мувофиқи таҳқиқоти манбаъ, не. Системаи номиналии бозхӯрд:

\[ x(k+1)=F_{cl}x(k)+Gw(k) \]

аст; бо илова шудани VDFC:

\[ x(k+1)=F_{cl}x(k)+Gw(k)+Hu_{FF}(k) \]

мешавад. Азбаски HSVD амплитудаи маҳдуд ва давомнокии ниҳоӣ дорад, \(u_{FF}\) ҳамчун вуруди берунии маҳдуд арзёбӣ мешавад. VDFC матритсаи \(F_{cl}\) ё қутбҳои ҳалқаи пӯшидаро тағйир намедиҳад; устувории номиналиро ҳалқаи LQ SOF таъмин мекунад.

Вайронкунандаи виртуалии нимсинус чӣ гуна сохта мешавад?

Дар равиши пешинаи вайронкунандаи виртуалии ба тақсимоти нормалӣ монанд, параметрҳои баландӣ ва паҳноӣ ба ҳамдигар мураккабтар вобаста буданд. Таҳқиқот ба ҷойи ин шакли нимсинусро истифода мебарад, ки баландӣ ва паҳноии он мустақиман тафсиршавандаанд:

\[ z_v(x)= \frac{h}{2} \left[ 1-\sin\left( \frac{2\pi}{w} (x-c-0.25w) \right) \right] \]

Дар ин ҷо:

• h: баландии қуллаи вайронкунандаи виртуалӣ,
• w: параметри вобаста ба паҳноӣ/давомнокии он,
• c: мавқеи марказии вайронкунандаи виртуалӣ мебошад.

Теппачаи воқеии санҷишӣ дар таҳқиқот низ шакли нимсинус дорад ва дорои баландии қуллаи 0,10 m ва паҳноии фазоии 3,6 m мебошад.

Ибораи «бе пешнамоиши профил» чӣ маъно дорад?

Барои VDFC чен кардани тамоми силсилаи баландии ояндаи сатҳи роҳ лозим нест. Аммо барои он ки система вайронкунандаи виртуалиро дар вақти дуруст оғоз кунад, мавқеи тахминии марказии теппачаи воқеӣ \(c\) ё вақти ҳодиса бояд маълум бошад.

Аз ин рӯ, усул:

• нисбат ба равиши классикии preview MPC, ки профили пурраи роҳро талаб мекунад, маълумоти пешакии камтар мехоҳад,
• аммо назорати комилан кӯре нест, ки дар бораи теппачаи наздикшаванда ҳеҷ маълумоте талаб накунад.

Дар таҳқиқот қайд шудааст, ки мавқеи марказиро метавон бо диди компютерии камерабунёд тахмин кард.

Чаро панҷ тарҳи гуногуни вайронкунандаи виртуалӣ санҷида шуданд?

Ҳадаф дар ин ҷо танҳо истифодаи шумораи бештари тағйирёбандаҳои озод нест. Муҳаққиқ тавозуни байни мураккабии калибронӣ ва самаранокӣ-ро меҷӯяд. Дар натиҷа VDFC4 аз ин ҷиҳат ҳамчун номзади мутавозинтарин интихоб шудааст.

Вайронкунандаи виртуалӣ чӣ гуна оптимизатсия шуд?

Параметрҳо дар дохили автомобил дар вақти воқеӣ оптимизатсия намешаванд. Simulation-Based Optimization Method — SBOM симулятсияҳои муштараки CarSim ва Simulink-ро офлайн такрор ба такрор иҷро мекунад.

Функсияи ҳадаф:

\[ J_{MAX} = \max |\ddot z_c| + \zeta \cdot R2D \cdot \max |\dot{\theta}| \]

мебошад ва дар таҳқиқот \(\zeta=0,3\) истифода шудааст. Ҳамин тавр ҳам қимати қуллаи шитоби амудии кузов ва ҳам қимати қуллаи суръати pitch ҳамзамон ба ҳисоб гирифта мешаванд.

Диапазонҳои оптимизатсия:

• \(h \in [0,01,\ 0,50]\),
• \(w \in [0,36,\ 7,2]\),
• \(c \in [12,\ 18]\)

муайян шудаанд.

Ҳаракатбеморӣ чӣ гуна арзёбӣ шуд?

Дар таҳқиқот се навъи арзёбӣ якҷо истифода мешавад:

• қимати қуллаи шитоби амудии кузов \(PAV(a_z)\),
• қимати қуллаи суръати pitch-и кузов \(PAV(\omega_y)\),
• MSDV ва индексҳои \(J_{MS,SB}\) ва \(J_{MS,DB}\), ки муҳаққиқ таҳия кардааст.

Индекси якбандӣ шитоби амудӣ ва суръати pitch-и филтршударо дар диапазони 0,1–0,5 Hz якҷо мекунад:

\[ J_{MS,SB} = \left[ \alpha \left( \frac{RMS(a_{z,LF})}{a_{z,ref}} \right)^2 + (1-\alpha) \left( \frac{RMS(\omega_{y,LF})}{\omega_{y,ref}} \right)^2 \right]^{1/2} \]

Индекси дубандии \(J_{MS,DB}\) бошад, ҷузъи басомади пастро бо банди 0,8–8 Hz, ки дар таҳқиқот бо ҳаракатбеморӣ ҳангоми хондан алоқаманд дониста шудааст, якҷо арзёбӣ мекунад:

\[ J_{MS,DB} = \left[ \beta(J_{LF})^2 + (1-\beta)(J_{RF})^2 \right]^{1/2} \]

Ёддошти намоиши манбаъ: Дар Муодилаи (50) барои \(J_{RF}\), дар ҳоле ки ҳади аввал бо \(\alpha_{RF}\) вазн дода шудааст, ҳади дуюм дар манбаи чопӣ ба шакли \((1-\alpha_{LF})\) омадааст. Шарҳи ҳамон бахш барои \(J_{RF}\) аз вазни \(\alpha_{RF}\) сухан мегӯяд. Ин фарқи манбаъ дар ин ҷо хомӯшона ислоҳ нашудааст.

Муҳаққиқ ошкоро мегӯяд, ки ин индексҳои нав стандарти нави ивазкунандаи MSDV нестанд, балки меъёрҳои иловагӣ барои муқоисаи назораткунандаҳо мебошанд.

Симулятсия бо кадом автомобил ва дар кадом шароит анҷом дода шуд?

Танҳо бозхӯрд чӣ натиҷа дод?

Дар ҳолати беназорат шитоби максималии амудӣ 3,7 m/s² ва суръати максималии pitch 21,8°/s буд.

LQSOFH-и ба нимавтомобил асосёфта:

• шитоби амудиро то 2,7 m/s²,
• суръати pitch-ро то 4,8°/s,
• \(J_{MS,DB}\)-ро то 0,3528

кам кард.

LQSOFQ-и ба чоряки автомобил асосёфта бошад, гарчанде дар қиматҳои қуллаи шитоби амудӣ ва pitch мисли LQSOFH қавӣ набуд, аз рӯи \(J_{MS,SB}\), \(J_{MS,DB}\) ва MSDV қиматҳои пасттар тавлид кард. Муҳаққиқ инро бо он мепайвандад, ки ду меъмории назорат дар минтақаҳои гуногуни басомад самаранокии гуногун нишон медиҳанд.

Чаро додани теппачаи воқеӣ мустақиман ба пешхӯронӣ кофӣ набуд?

Дар санҷишҳои LQSOFHD ва LQSOFQD профили теппачаи воқеӣ бевосита бо gain-и собит ба вуруди пешхӯронӣ табдил дода шуд. Дар Шакли 7-и таҳқиқот дида мешавад, ки қувваҳои пешхӯронӣ ба теппачаи воқеӣ як-ба-як мутаносибанд.

Ин равиши мустақим, махсусан дар назораткунандаи ба нимавтомобил асосёфта, индексҳои ҳаракатбемориро беҳтар накард. Ин ҳолат ангезаи муҳаққиқро барои истифодаи вайронкунандаи виртуалӣ, ки шаклаш мувофиқи ҳадафҳои назорат тағйир дода шудааст, ба ҷойи нусхабардории дақиқи профили теппачаи воқеӣ ба вуҷуд овард.

VDFC чӣ натиҷаҳо дод?

Гарчанде қимати \(J_{MS,DB}\)-и HVDFC5 аз HVDFC4 каме пасттар аст, VDFC5 параметрҳои бештар талаб мекунад. QVDFC4 бошад, бо \(J_{MS,DB}=0,2484\) натиҷаи қавӣ додааст. Муҳаққиқ аз сабаби он ки ҳам дар гурӯҳи нимавтомобил ва ҳам чоряки автомобил натиҷаи хуб медиҳад ва шумораи параметрҳо маҳдудтар аст, VDFC4-ро аз ҷиҳати тавозуни умумии самаранокӣ/калибронӣ конфигуратсияи мувофиқтарин арзёбӣ мекунад.

Оё VDFC дар меъёри ҳаракатбемории басомади паст ҳамеша беҳтар буд?

Не. Ин яке аз нозукиҳои муҳими таҳқиқот аст. Гарчанде HVDFC2, HVDFC4 ва HVDFC5 шитоби максималии амудӣ, суръати pitch ва \(J_{MS,DB}\)-ро беҳтар карданд, ҳеҷ яке аз конфигуратсияҳои HVDFC \(J_{MS,SB}\)-ро нисбат ба хатти асосии бозхӯрди LQSOFH беҳтар накард.

Аз ҷиҳати MSDV низ маҳдудияти монанд вуҷуд дорад. Аз ин рӯ, фоидаи VDFC махсусан дар арзёбиҳое намоён мешавад, ки ду банди басомад ва ҳаракати pitch-ро фаро мегиранд; дар меъёри классикии басомади паст, ки ба 0,1–0,5 Hz вазн медиҳад, ҳамон беҳбудӣ дида намешавад.

Мушкилоти дохилии манбаъ дар ҷадвали MSDV

Қимати MSDV-и беназорат 0,0450 аст. Бо вуҷуди ин, барои LQSOFHD дар Ҷадвали 4 ва Ҷадвали 6 0,0578 (29%) навишта шудааст. Азбаски 0,0578 аз 0,0450 баландтар аст, қимати хоми ададӣ бо хондани ифодаи дохили қавс ҳамчун «%29 коҳиш» мувофиқат намекунад. Таҳқиқоти манбаъ барои ин фарқ ислоҳ ё тавзеҳи алоҳида надодааст.

Оё система ҳангоми тағйири суръат ҳамон самаранокиро нигоҳ дошт?

Параметрҳои VDFC барои 36 km/h оптимизатсия шуда, сипас дар диапазони 10–60 km/h бе оптимизатсияи дубора санҷида шуданд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки махсусан назорати pitch метавонад нисбат ба назорати шитоби амудӣ ба тағйири суръат устувортар бошад.

Аммо як ҷумлаи ягонаи «дар 20–40 km/h дар ҳама шароит беҳтар мешавад» ҷадвалҳои натиҷаро пурра инъикос намекунад. Масалан, барои HVDFC4:

Ин ҷадвал нишон медиҳад, ки дар баъзе нуқтаҳо, ба монанди 30–40 km/h, HVDFC4 нисбат ба LQSOFH беҳбудӣ медиҳад, аммо дар 20 km/h ҳамон калибркунии собит метавонад ба таври назаррас бадтар шавад. Худи таҳқиқот низ қайд мекунад, ки калибркунии собити VDFC дар ҳар нуқта ба ангезиши теппачае, ки бо суръат тағйир меёбад, мутобиқ намешавад ва харитаҳои параметрҳои вобаста ба суръат метавонанд муфид бошанд.

Кадом параметр ба самаранокии VDFC бештар таъсир кард?

Барои HVDFC4 чор параметр — \(h\), \(w\), \(c_f\) ва \(L\) — дар се сатҳ тағйир дода шуда, 3⁴ = 81 симулятсия иҷро шуд. Дар натиҷаҳои ANOVA омили асосии алоҳидаи аз ҳама таъсирнок \(c_f\), яъне мавқеи марказии вайронкунандаи виртуалии пеш буд.

Бо вуҷуди ин, таъсири калонтарин на аз як параметр, балки аз ҳамкории \(c_f \times L\) баромад:

Натиҷа нишон медиҳад, ки на танҳо баландӣ ё паҳноии теппачаи виртуалӣ, балки мувофиқати фазавии вақтӣ/фазоӣ бо меҳварҳои пеш ва қафо муҳим аст. Дар таҳқиқоти манбаъ ҳамкории \(c_f \times L\) тақрибан %63-и вариатсияи умумии ду баромади самаранокиро шарҳ медиҳад.

Фарқи асосии VDFC ва preview MPC

Муҳаққиқ VDFC-ро ҳамчун усули умумии ивазкунандаи MPC пешниҳод намекунад. Тафсири дурусттар ин аст, ки он иловаи пешхӯронии дорои бори пасти ҳисоббарорӣ барои ҳолатҳое мебошад, ки пешнамоиши пурраи роҳ вуҷуд надорад, аммо ҳодисаи маҳаллии наздикшавандаро муайян кардан мумкин аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Истифодаи вайронкунандаи виртуалии шакли нимсинус дар симулятсияҳои теппачаи маҳаллии омӯхташуда метавонад нисбат ба додани мустақими теппачаи воқеӣ ба пешхӯронӣ натиҷаҳои муфидтар диҳад.
• Комбинатсияи LQ SOF-и ба нимавтомобил асосёфта бо VDFC дар кам кардани ҳаракати pitch умуман аз комбинатсияи ба чоряки автомобил асосёфта самараноктар буд.
• VDFC4 байни вариантҳои параметргузории санҷидашуда аз ҷиҳати самаранокӣ ва мураккабии калибронӣ номзади мутавозин аст.
• Дар санҷиши 36 km/h HVDFC4 нисбат ба автомобили беназорат дар PAV(a_z), PAV(ω_y) ва J_MS,DB коҳиши назаррас ба вуҷуд овард.
• Самаранокии VDFC ба суръати автомобил ва махсусан ба мувофиқати вақт/мавқеи вайронкунандаи виртуалӣ ҳассос аст.
• Ҳамкории c_f × L дар ANOVA қисми калонтарини вариатсияи шитоби амудӣ ва суръати pitch-ро шарҳ дод.
• Пешбинӣ мешавад, ки бо табдил додани параметрҳои офлайн оптимизатсияшуда ба ҷадвалҳои lookup-и вобаста ба суръат бори ҳисоббарории онлайнро паст нигоҳ доштан мумкин аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот накардааст

• Исбот нашудааст, ки басомади ҳаракатбеморӣ дар мусофирони воқеӣ %72 ё %73 кам шудааст.
• J_MS,SB ва J_MS,DB стандартҳои нави стандартшуда ё клиникӣ тасдиқшудаи ҳаракатбеморӣ нестанд.
• Санҷиши автомобили воқеӣ, hardware-in-the-loop ё таҷрибаи инсонӣ анҷом дода нашудааст.
• Ҳудудҳои сершавии қувва ва strok-и актуатор ҳамчун маҳдудияти ошкори оптимизатсия модел нашудаанд.
• Самаранокии миқдории ҷаҳони воқеии хатоҳои камера/алгоритм дар маркази теппачаи муайяншуда таҷрибавӣ нишон дода нашудааст.
• Усул барои вурудҳои даврии синусии роҳ ё профилҳои тасодуфии фарохбанди ISO тасдиқ нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки VDFC аз preview MPC беҳтар аст; муқоисаи мустақими ададии MPC дар шароити баробар анҷом дода нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки як калибркунии 36 km/h дар ҳамаи суръатҳо ҳамон фоидаро медиҳад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Марҳилаҳои тарҳи назорат

1. Моделҳои 2-DOF-и чоряки автомобил ва 4-DOF-и нимавтомобил сохта шуданд.
2. Моделҳо аз вақти пайваста ба вақти дискретӣ табдил дода шуданд.
3. Барои чоряк ва нимавтомобил функсияҳои самаранокии LQ муайян шуданд.
4. Бо истифода аз баромадҳои амалии сенсор назораткунандаҳои бозхӯрди LQ SOF оптимизатсия шуданд.
5. Устувории номиналии ҳалқаи пӯшида бо устувории Schur ва ҳалли мусбатмуайяни Lyapunov санҷида шуд.
6. Барои вайронкунандаи доимии маълум gain-и пешхӯронӣ ба таври аналитикӣ бароварда шуд.
7. Ба ҷойи истифодаи мустақими профили теппачаи воқеӣ VDFC-и ба HSVD асосёфта сохта шуд.
8. Панҷ сенарияи параметргузории VDFC бо SBOM офлайн оптимизатсия шуданд.
9. Дар симулятсияи муштараки CarSim 8.0–Simulink 2024a ҷавобҳои теппача муқоиса шуданд.
10. Ҳассосияти суръати 10–60 km/h ва барои HVDFC4 ҳассосияти параметрҳо дар 81 шароит омӯхта шуд.

Моделҳои чоряк ва нимавтомобил

Модели чоряки автомобил сохтори 2-DOF дорад, ки ҳаракатҳои амудии кузов ва чархро дар бар мегирад. Қувваи овеза:

\[ f_q= -k_s(z_s-z_u) -b_s(\dot z_s-\dot z_u) +u_q \]

мебошад.

Модели нимавтомобил бошад, ҳамроҳ бо ҳаракатҳои чархҳои пеш ва қафо:

• ҳаракатҳои амудии кузовро,
• кунҷи pitch-ро

дар як модел ифода мекунад. Аз ин рӯ, назораткунандаи ба нимавтомобил асосёфта метавонад тавассути фарқи қувваҳои овезаи пеш ва қафо ба кузов моменти муқобили pitch низ эҷод кунад.

Қонуни мустақими пешхӯронии вайронкунандаи виртуалӣ

Дар равиши қаблии вайронкунандаи виртуалӣ чен кардани ҷойивазкунии амудии кузов лозим буд. Ин таҳқиқот онро бартараф намуда:

\[ u_{FF}= K_{FF}z_v \]

қонуни мустақими пешхӯрониро истифода мебарад.

Ҳамин тавр, барои VDFC чен кардани ҷойивазкунии мутлақи амудии кузов лозим намешавад. Сигналҳои зарурии бозхӯрд бошанд, аз акселерометрҳо тавассути филтркунӣ ва интегратсия ба даст меоянд.

Натиҷаи асосии оптимизатсияи VDFC4

Дар Ҷадвали 5 параметрҳои манбаъ барои VDFC4-и ба нимавтомобил асосёфта чунин дода шудаанд:

• \(h=0,305\),
• \(w=1,624\),
• \(c_f=15,624\),
• \(L=3,124\)

мебошанд.

Муҳаққиқ гузориш медиҳад, ки вайронкунандаҳои виртуалии муваффақтарин нисбат ба теппачаи воқеӣ одатан профилҳои баландтар, тангтар ва дертар оғозшаванда ҳосил кардаанд. Ин нишон медиҳад, ки VDFC ба ҷойи нусхабардории геометрияи воқеии роҳ, вуруди сунъиро шакл медиҳад, ки ҷавоби гузарои дилхоҳи динамикаи автомобилро эҷод мекунад.

Номувофиқии қиматҳои номиналии VDFC4 дар манбаъ

Ҷадвали 9 дар бахши таҳлили ҳассосият қиматҳои Level 2-ро ҳамчун «қиматҳои номиналии HVDFC4-и дар Ҷадвали 5 додашуда» муайян мекунад. Аммо Level 2:

• h = 0,130,
• w = 1,786,
• c_f = 15,705,
• L = 2,998

қиматҳоро медиҳад. Инҳо бо маҷмӯи 0,305 / 1,624 / 15,624 / 3,124-и Ҷадвали 5 яксон нестанд. Аз ин рӯ, аз ҷадвалҳои худи манбаъ ба таври қатъӣ муайян кардан имкон надорад, ки ANOVA-и 81 шароит дар атрофи ±%10-и кадом тарҳи номиналии HVDFC4 сохта шудааст.

Муқоисаи асосии ададии самаранокии ҳаракатбеморӣ

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки як меъёр тамоми муваффақияти назоратро ифода намекунад. Масалан, HVDFC5 дар индекси дубандӣ натиҷаи қавӣ медиҳад, аммо MSDV-и он аз хатти асосии бозхӯрд баландтар аст. Аз ин рӯ, натиҷаи «коҳиши ҳаракатбеморӣ» бояд бо нишон додани он ки сухан дар бораи кадом индекс ва кадом банди басомад меравад, тафсир шавад.

Маънои муҳандисии ҳассосият ба суръат

Ҳангоми собит нигоҳ доштани паҳноии фазоии вайронкунандаи виртуалӣ, бо тағйир ёфтани суръати автомобил вақти аз ҷониби автомобил «дида шудани» теппача ва аз ин рӯ таркиби басомад низ тағйир меёбад. Аз ин сабаб як профили HSVD, ки дар 36 km/h оптимизатсия шудааст, барои ҳамаи суръатҳо оптималӣ нест.

Муҳаққиқ пешниҳод мекунад, ки барои татбиқи воқеӣ дар нуқтаҳои гуногуни суръат оптимизатсияи офлайн анҷом дода шуда:

• h(v),
• w(v),
• c_f(v),
• дар ҳолати зарурӣ L(v)

харитаҳо пешакӣ нигоҳ дошта шаванд ва ҳангоми ҳаракати автомобил танҳо ченкунии суръат, интерполятсияи ҷадвал ва зарби gain иҷро карда шавад.

Дар татбиқи амалӣ кадом масъалаҳо ҳал нашудаанд?

Садои сенсор: Азбаски сигналҳои бозхӯрди LQ SOF аз акселерометрҳо ҳосил мешаванд, хатогиҳои филтркунӣ ва мушкилоти аз интегратсия баромада бояд дар автомобили воқеӣ арзёбӣ шаванд.

Сершавии актуатор: Дар симулятсия паҳнои банди 10 Hz истифода шудааст; аммо ҳудудҳои ошкори сершавӣ барои қувваи актуатор ва strok-и овеза ба оптимизатсия дохил нашудаанд.

Хатои вақтгузорӣ: Агар маркази вайронкунандаи виртуалӣ бо теппачаи воқеӣ дуруст мувофиқ карда нашавад, фоидаи қувваи пешхӯронӣ метавонад кам шавад ё ҷавоби кузов/pitch зиёд гардад.

Навъи роҳ: Усул ба вурудҳои гузарои навъи теппачаи маҳаллӣ/hump нигаронда шудааст. Он бевосита ба профилҳои доимии синусоидалӣ ё тасодуфии фарохбанд умумӣ карда намешавад.

Оптимизатсияи вақти воқеӣ: SBOM барои иҷрои онлайн тарҳрезӣ нашудааст. Барои истифодаи воқеӣ параметрҳо бояд пешакӣ ҳисоб карда шаванд.

Тасдиқи автомобили воқеӣ: Дар таҳқиқот санҷиши автомобили воқеӣ ё санҷиши HIL анҷом дода нашудааст.

Тасдиқи инсонӣ: Ҳаракатбемории субъективӣ ё роҳатии хондан бо мусофирони воқеӣ арзёбӣ нашудааст.

Хулосаи илмӣ чӣ гуна бояд маҳдуд карда шавад?

Дақиқтарин хулосаи дастгиришавандаи таҳқиқот чунин аст: дар ангезишҳои монанд ба теппачаи маҳаллӣ, сигнали пешхӯронии вайронкунандаи виртуалии нимсинуси дуруст офлайн танзимшуда, ҳангоми илова шудан ба бозхӯрди овезаи фаъоли LQ SOF, дар симулятсияи CarSim тавонист шитоби амудии кузов, суръати pitch ва махсусан индекси самаранокии вобаста ба ҳаракатбемории дубандиро коҳиш диҳад.

Гуфтан, ки усул ҳаракатбемориро дар одамони воқеӣ бо ҳамон фоизҳо кам мекунад, дар ҳамаи намудҳои роҳ кор мекунад ё аз preview MPC-и стандартӣ беҳтар аст, аз ҷониби таҳқиқот дастгирӣ намешавад.

Ёддошти манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии кор: Design of Virtual Disturbance Feedforward Controller for Motion Sickness Mitigation

Муаллиф: Seongjin Yim.

Тартиби муаллиф: Таҳқиқот якмуаллифист. Дар версияи баррасишуда тавзеҳи алоҳидаи CRediT/Author Contributions вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Seongjin Yim.

Муассиса: School of Mechanical Systems Engineering, Seoul National University of Science and Technology, 232 Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Republic of Korea.

Маҷалла: Machines. Ношир: MDPI, Basel, Switzerland. Ҷилд: 14. Шумора: 5. Рақами мақола: 571. Сол: 2026.

DOI: 10.3390/machines14050571

Пайванди расмии нашр: https://doi.org/10.3390/machines14050571

Раванди нашр: Таҳқиқот 21 Апрел 2026 қабул шудааст, 18 Май 2026 бознигарӣ ва қабул шудааст ва 20 Май 2026 нашр шудааст.

Муҳаррири академикӣ: Dan Zhang.

Навъи манбаъ ва ҳолати баррасии ҳамтоён: Мақолаи тадқиқотии баррасишуда ва дар маҷаллаи Machines нашршуда мебошад. Тасдиқи илмӣ ба ҷойи автомобили воқеӣ ё таҷрибаи инсонӣ ба модели математикии автомобил, тарҳи назорати овезаи фаъол, оптимизатсияи офлайн ва симулятсияи муштараки CarSim–MATLAB/Simulink асос ёфтааст.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY). Таҳқиқот дастрасии кушода дорад.

Маблағгузорӣ: Тавассути Ministry of Education дар доираи National Research Foundation of Korea Basic Science Research Program бо рақами RS-2019-NR040071 дастгирӣ шудааст.

Дастрасии маълумот: Муаллиф хабар додааст, ки саҳмҳои аслӣ дар дохили таҳқиқот мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул фиристода шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллиф изҳор мекунад, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Ҳудуди мазмуни илмӣ: Меъмории назорат, муодилаҳо, шароити симулятсия, параметрҳои VDFC, индексҳои вобаста ба ҳаракатбеморӣ, натиҷаҳои ададии самаранокӣ ва маҳдудиятҳо дар ин мазмуни Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос меёбанд. Манбаъҳои беруна барои илова кардани бозёфти нави илмӣ истифода нашудаанд; онҳо танҳо барои тасдиқи ҳувияти библиографии нашр ва ҳолати баррасии ҳамтоёни маҷалла истифода шудаанд.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Таҳқиқот тасдиқи автомобили воқеӣ, hardware-in-the-loop ё иштирокчии инсониро дар бар намегирад. Сершавии қувва/strok-и актуатор ҳамчун маҳдудияти ошкор модел нашудааст. VDFC ба вурудҳои монанд ба теппачаи маҳаллӣ нигаронда шудааст ва дар татбиқи воқеӣ талаб мекунад, ки мавқеи марказии ҳодиса боэътимод пешакӣ тахмин карда шавад.

Ҳудуди индекси ҳаракатбеморӣ: J_MS,SB ва J_MS,DB меъёрҳои бебуъд мебошанд, ки муҳаққиқ барои муқоисаи назораткунандаҳо пешниҳод кардааст. Таҳқиқоти манбаъ онҳоро ҳамчун стандартҳои тасдиқшудаи ҳаракатбеморӣ, ки MSDV-и стандартшударо иваз мекунанд, пешниҳод намекунад.

Номувофиқии Муодилаи (50) дар манбаъ: Дар формулаи J_RF вазни ҳади аввал α_RF аст, дар ҳоле ки ҳади дуюм дар шакли чопӣ (1 − α_LF) омадааст. Матни бахш барои ҷузъи басомади хондан α_RF-ро муайян мекунад. Намоиши манбаъ дар ин ҷо хомӯшона ислоҳ нашудааст.

Номувофиқии MSDV дар манбаъ: Вақте ки MSDV-и беназорат 0,0450 аст, барои LQSOFHD ҳамроҳи қимати 0,0578 «(29%)» навишта шудааст. Азбаски қимати хом аз қимати беназорат баландтар аст, агар фоизи дохили қавс ҳамчун нишондиҳандаи коҳиш тафсир шавад, бо қиматҳои ададӣ мувофиқат намекунад.

Номувофиқии параметрҳои HVDFC4 дар манбаъ: Ҷадвали 5 параметрҳои номиналии HVDFC4-ро 0,305 / 1,624 / 15,624 / 3,124 медиҳад, дар ҳоле ки Ҷадвали 9 сутуни Level 2-и худро ҳамчун қиматҳои номиналии Ҷадвали 5 муайян намуда, 0,130 / 1,786 / 15,705 / 2,998-ро нишон медиҳад. Таҳқиқоти манбаъ фарқи байни ду маҷмӯаро шарҳ намедиҳад.