Ин таҳқиқот барои баррасии мушкилоти чаппашавӣ ва идорапазирӣ, ки дар воситаҳои нақлиёти сечарха аз маркази вазнинии баланд, тақсимоти асимметрии масса ва геометрияи секунҷавии чархҳо ба вуҷуд меоянд, модели хеле муфассали динамикаи воситаи нақлиётро таҳия мекунад. Моделе, ки дар муҳитҳои MATLAB/Simulink ва MSC ADAMS/Car сохта шудааст, ҳаракатҳои тӯлонӣ, паҳлӯӣ ва амудиро дар баробари ҳаракатҳои roll, pitch ва yaw, динамикаи чархҳо ва таъсири мутақобилаи ғайрихаттии шина–роҳ дар бар мегирад. Муҳаққиқон моделро бо ченкуниҳои воқеии воситаи нақлиёт дар роҳгоҳи озмоишӣ муқоиса карда, сипас ду равиши мустақили идоракуниро арзёбӣ кардаанд: идоракунии фаъоли roll бар асоси актуаторҳои электромеханикӣ ва равише, ки дар таҳқиқот “пассив” номида шудааст ва ба маҳдуд кардани дархости қувваи ECU мувофиқи маълумоти roll/шитоб аз сенсорҳо асос меёбад.

Дар муқоисаи ивазкунии якхатта байни ADAMS/Car ва MATLAB/Simulink, арзиши yaw rate RMS барои Simulink 0,083 ва барои ADAMS 0,0775 муайян шудааст; манбаъ байни ду модел хатои қуллаи %6,7 ва фарқи фазаи 21 ms-ро хабар медиҳад. Дар таҷрибаҳои воқеӣ дар роҳгоҳ нишонаҳои бардошта шудани чарх тақрибан дар 50,38 km/h мушоҳида шудаанд. Баръакс, дар симулятсияи гардиши доимии радиуси ADAMS бо радиуси 30 m, ноустувории чаппашавӣ тақрибан дар 38 km/h гузориш шудааст; азбаски ин ду арзиш ба манёврҳо ва шароити гуногуни таҷрибавӣ тааллуқ доранд, онҳоро набояд ҳамчун ду ченаки як суръати интиқодӣ арзёбӣ кард.

Дар арзёбии идоракунии фаъоли roll, ҳангоми ивазкунии якхатта шитоби паҳлӯии қулла, ки дар ҳолати бе идоракунӣ тақрибан 5,8 m/s² дода шудааст, ҳангоми фаъол шудани идоракунӣ то тақрибан 3,0 m/s² коҳиш ёфт. Манбаъ ҳамчунин хабар медиҳад, ки ларзишҳои кунҷи roll ва yaw rate кам шуданд, суръати паҳлӯӣ зудтар устувор гардид ва тақсимоти қувваи амудии чархҳо мутавозинтар нигоҳ дошта шуд. Равиши дуюме, ки дар таҳқиқот пассив номида мешавад, маълумоти гироскоп, акселерометр ва қутбнаморо ба ECU интиқол медиҳад ва ҳангоми аз ҳадди муайян гузаштани тамоюли roll маҳдуд кардани дархости газро ҳадаф мегирад. Системаҳои фаъол ва пассив на ҳамчун як системаи ягонаи гибридии ҳамзамон коркунанда, балки алоҳида таҳия ва арзёбӣ шудаанд.

Аз нигоҳи Туркия, таҳқиқот барои воситаҳои нақлиёти сечархаи барқии боркаш, платформаҳои сабуки нақлиёти шаҳрӣ ва воситаҳои махсуси дорои паҳноии танги пайроҳа чаҳорчӯбаи муфиди муҳандисиро пешниҳод мекунад, ки нишон медиҳад тамоюли чаппашавиро тавассути моделсозӣ ва идоракунии электронии камхарҷ коҳиш додан мумкин аст. Бо вуҷуди ин, азбаски воситаи таҷрибавӣ дар манбаъ ҳамчун TVS King-и бензинӣ тавсиф шудааст, санҷишҳо дар як роҳгоҳи мушаххаси хушк ва дорои часпиши баланд гузаронида шудаанд ва суръатҳои интиқодӣ аз манёвр вобастаанд, натиҷаҳоро набояд бевосита ба ҳамаи воситаҳои нақлиёти сечарха дар Туркия татбиқ кард. Геометрияи воситаи маҳаллӣ, маркази вазнинӣ, шина, тақсимоти бор, часпиши роҳ ва сенарияҳои воқеии истифода бояд алоҳида тасдиқ карда шаванд.

Чаро чаппашавӣ дар воситаҳои нақлиёти сечарха метавонад муҳимтар бошад?

Таҳқиқот махсусан ба тарҳи “delta”, яъне воситаҳои дорои як чархи пеш ва ду чархи қафо тамаркуз мекунад. Дар ин меъморӣ чархи ягонаи пеш ҳам идоракунӣ ва ҳам қисми муҳими қувваҳои тӯлониро ба ӯҳда мегирад, дар ҳоле ки ду чархи қафо қисми муҳими интиқоли бори паҳлӯиро қабул мекунанд. Ҳангоми якҷоя шудани паҳноии танги пайроҳа ва маркази вазнинии баланд, дар гардиш бори ба чархи берунӣ интиқолёбанда зиёд шуда, бори амудии чархи дохилӣ метавонад кам шавад.

Дар манбаъ барои назорати устувории roll махсусан қувваи амудии чархи дохилӣ ва кунҷи максималии roll истифода мешавад. Вақте ки қувваи амудии чархи дохилӣ ба сифр наздик мешавад ё ба сифр мерасад, бардошта шудани чарх ва баъдан хатари чаппашавӣ ба вуҷуд меояд.

Модел кадом ҳаракатҳоро якҷоя ба назар мегирад?

Муҳаққиқон моделро ҳамчун сохтори динамикаи воситаи нақлиёт бо 12 дараҷаи озодӣ тавсиф мекунанд. Ҳаракатҳои асосии кузови восита:

• ҷойивазкунии тӯлонӣ,
• ҷойивазкунии паҳлӯӣ,
• ҷойивазкунии амудӣ,
• roll,
• pitch,
• yaw

модел шудаанд. Ҳаракатҳои амудӣ ва гардиши чархҳо низ ба модел дохил шудаанд. Ҳаракати рулкунии чархи пеш инчунин ҳамчун вуруди идоракунӣ/дараҷаи озодии алоҳида баррасӣ мешавад.

Ёддошти ҳисобкунии дохили манбаъ: Дар Ҷадвали 1 барои кузови восита 6 DOF, барои се чарх ҳар кадом ду DOF ва барои “Front Wheel Steering” боз 1 DOF иловагӣ оварда шудааст. Агар ин ҷадвал мустақим ҷамъ карда шавад, натиҷа 13 мешавад; бо вуҷуди ин, дар тамоми таҳқиқот модел ҳамчун 12-DOF тавсиф мешавад. Verianla ин фарқи ҳисобро пинҳонӣ ислоҳ намекунад.

Муодилаи асосии ҳаракати roll

Дар таҳқиқот тавозуни моменти roll-и воситаи сечарха чунин ифода шудааст:

\[ I_{\phi}\ddot{\phi} + C_r\dot{\phi} + K_r\phi = M_{LLT} + M_{susp} + M_{tire} \]

Дар ин ҷо \(I_{\phi}\) моменти инерсияи roll, \(C_r\) демпфери roll ва \(K_r\) сахтии roll-ро ифода мекунанд; аъзоҳои тарафи рост мутаносибан моментҳои roll-ро аз интиқоли бори паҳлӯӣ, таваққуф ва шинаҳо нишон медиҳанд.

Моменти вобаста ба интиқоли бори паҳлӯӣ:

\[ M_{LLT} = m_{sprung}h_{RC}a_y \]

дода шудааст. \(m_{sprung}\) массаи овезоншуда, \(h_{RC}\) баландии маркази roll ва \(a_y\) шитоби паҳлӯӣ мебошад. Муодила нишон медиҳад, ки бо зиёд шудани шитоби паҳлӯӣ ё баландии маркази вазнинӣ нисбат ба маркази roll моменти roll низ зиёд мешавад.

Саҳми таваққуф:

\[ M_{susp} = (K_{\phi o}\phi_o-K_{\phi i}\phi_i) + (C_{\phi o}\dot{\phi}_o-C_{\phi i}\dot{\phi}_i) \]

ва моменти roll аз қувваҳои шина:

\[ M_{tire} = (F_{y,o}-F_{y,i})t \]

модел шудааст.

Борҳои чархҳои дохилӣ ва берунӣ хатари чаппашавиро чӣ гуна нишон медиҳанд?

Ҳангоми roll борҳои амудии чархҳо дар манбаъ:

\[ F_{z,o/i} = \frac{m_{sprung}g}{2} \pm \frac{m_{sprung}h_{RC}a_y}{t} \]

чунин дода шудаанд. Бори чархи берунӣ зиёд мешавад, дар ҳоле ки бори чархи дохилӣ кам мешавад. Манбаъ аз ин муносибат барои муайян кардани бардошта шудани чарх ва остонаи чаппашавӣ истифода мекунад.

Барои кунҷҳои хурди roll ва гардиши нимустувор кунҷи roll:

\[ \phi = \frac{m_{sprung}h_{RC}a_y}{K_{roll}} \]

чунин хаттӣ карда мешавад. Аз ин бармеояд, ки бо зиёд шудани сахтии roll \(K_{roll}\), барои ҳамон шитоби паҳлӯӣ кунҷи roll-и кузов кам мешавад.

Чаро roll, yaw ва ҳаракати паҳлӯӣ якҷоя модел мешаванд?

Дар воситаҳои сечарха ҳангоми гардиш танҳо хамшавии кузов тағйир намеёбад. Ҳангоми тағйир ёфтани суръати паҳлӯӣ ва yaw rate, қувваҳои паҳлӯии чархҳо низ аз нав тақсим мешаванд. Таҳқиқот ин пайвастагиро:

\[ m(\dot{v}_y+ur) = F_{y,f}+F_{y,r} \]

ва:

\[ I_z\dot{r} = a_fF_{y,f}-a_rF_{y,r} \]

бо ин муносибатҳо ифода мекунад. \(v_y\) суръати паҳлӯӣ, \(u\) суръати тӯлонӣ, \(r\) yaw rate ва \(I_z\) моменти инерсияи yaw мебошад.

Муҳаққиқон махсусан таъкид мекунанд, ки бинобар маркази вазнинии баланд, паҳноии танги пайроҳа ва бартарии вазн дар меҳвари қафо, интиқоли бори паҳлӯӣ ва рафтори yaw набояд аз ҳам ҷудо арзёбӣ шаванд.

Чаро модели шина муҳим аст?

Ҳангоми наздик шудани воситаи сечарха ба ҳадди чаппашавӣ, шинаҳо одатан дар минтақаи хаттии кунҷҳои хурди slip намемонанд. Аз ин рӯ дар манбаъ ҳам равиши хаттии шина ва ҳам Pacejka '94 Magic Formula арзёбӣ шудаанд.

Равиши хаттӣ:

\[ F_y \approx C_{\alpha}\alpha \]

мебошад. Дар ин ҷо \(C_{\alpha}\) cornering stiffness ва \(\alpha\) кунҷи slip мебошад. Муҳаққиқон мегӯянд, ки ин муносибат дар кунҷҳои хурди slip метавонад кофӣ бошад, аммо бо зиёд шудани slip тофташавиро нишон дода наметавонад.

Равиши Pacejka бошад:

\[ F_y = D\sin \left[ C\arctan \left( B\alpha - E(B\alpha-\arctan(B\alpha)) \right) \right] \]

чунин истифода шудааст. \(B\), \(C\), \(D\) ва \(E\) мутаносибан омилҳои сахтӣ, шакл, қулла ва каҷиро ифода мекунанд.

Натиҷаҳои шинаи хаттӣ ва ғайрихаттӣ то чӣ андоза фарқ мекунанд?

Ҷадвали 2-и манбаъ нишон медиҳад, ки фарқи қувваи паҳлӯӣ байни модели хаттӣ ва моделҳои Pacejka бо зиёд шудани кунҷи slip ба таври назаррас меафзояд:

Графикҳои саҳифаҳои 8–10 сабаби физикии ин фарқро низ нишон медиҳанд. Дар кунҷҳои хурди slip афзоиши қувва тақрибан хаттӣ менамояд, дар ҳоле ки дар кунҷҳои баландтар модели воқеъбинонаи шина ба тофташавӣ наздик мешавад. Бо зиёд шудани бори нормалӣ қувваи паҳлӯии дастрас низ зиёд мешавад, аммо ин афзоиш бемаҳдуд идома намеёбад.

Моделҳои MATLAB/Simulink ва ADAMS чӣ гуна истифода шуданд?

Модели MATLAB/Simulink муодилаҳои асосии динамикаи восита, вурудҳои рондан ва рулкунӣ, моделҳои шина ва мантиқи идоракуниро якҷо мекунад. Дар ADAMS/Car бошад геометрияи таваққуф, пайвастагиҳои кинематикӣ, мутобиқатҳо ва сохтори механикии бисёрҷисмӣ муфассалтар ифода мешаванд.

Расми 8 дар саҳифаи 12 модели сеченакаи MBD-ро нишон медиҳад, ки ба меъмории воситаи воқеӣ монанд аст. Сохтори қафо аз шасси, интиқоли қувва, массаи мусофир/ронанда, таваққуф ва чархҳои қафо; сохтори пеш бошад аз чангаки рул, дастаи рул, таваққуфи пеш ва чархи пеш иборат аст.

Симулятсияи Step-steer чиро нишон дод?

Дар санҷиши Step-steer кунҷи рул дар муддати кӯтоҳ якбора тағйир дода шуд. Расми 9 ҷавобҳои lateral acceleration, roll angle ва yaw rate-ро дар суръатҳои гуногуни восита нишон медиҳад. Бо зиёд шудани суръат ҷавобҳои паҳлӯӣ ва roll калонтар мешаванд ва дар суръатҳои баланд ларзишҳо равшантар мегарданд.

Ҳадафи ин санҷиш аз нав сохтани рафтори ронандаи мушаххас нест, балки додани вуруди муайяни якхелаи рул ба восита ва муқоисаи ҷавоби табиии гузарои система мебошад.

Дар симулятсияи гардиши даврашакл бо радиуси 30 метр чӣ рӯй дод?

Дар манёври Constant Radius Cornering (CRC) восита дар роҳи даврашакл бо радиуси 30 m ҳаракат дода шуда, суръат тадриҷан зиёд шудааст. Манбаъ хабар медиҳад, ки тақрибан дар 38 km/h ноустувории чаппашавӣ мушоҳида шудааст.

Дар Расми 11 дида мешавад, ки ҳангоми расидани суръат ба минтақаи тақрибан 40 km/h, шитоби паҳлӯӣ ба тақрибан 0,4 g наздик мешавад. Азбаски ин арзишҳо аз график хонда шудаанд, онҳо бояд на ҳамчун остонаи дақиқи таҷрибавӣ, балки ҳамчун тамоюли тахминии нишондиҳандаи график арзёбӣ шаванд.

ADAMS ва Simulink то чӣ андоза мувофиқат карданд?

Манёври ивазкунии якхатта барои муқоисаи мустақими натиҷаҳои yaw rate-и ду модел истифода шудааст. Дар манбаъ:

• MATLAB/Simulink yaw rate RMS: 0,083
• ADAMS/Car yaw rate RMS: 0,0775
• Хатои қуллаи гузоришшуда дар манбаъ: %6,7
• Фарқи фаза: 21 ms; ҷавоби Simulink аз ADAMS пештар аст.

Муҳаққиқон фарқҳои хурди амплитударо ба ифодаи математикии сахттари модели MATLAB ва ба он нисбат медиҳанд, ки ADAMS кинематикаи таваққуф, мутобиқат ва таъсирҳои эластикиро муфассалтар ба назар мегирад.

Санҷиши воқеии роҳгоҳ чӣ гуна анҷом дода шуд?

Санҷишҳои физикӣ дар роҳгоҳи озмоишии TVS гузаронида шуданд. Дар Ҷадвали 4-и манбаъ воситаи санҷишӣ:

• Модел: TVS King,
• Муҳаррик: бензинӣ, 200 cc, як силиндр,
• Қуттии интиқол: дастӣ,
• Гардонанда: қафогардон,
• Пойгоҳи чарх: 2018 mm,
• Паҳноии пайроҳаи қафо: 1150 mm

дода шудааст.

Ин нуқта муҳим аст: гарчанде ангезаи умумии таҳқиқот ва татбиқи идоракунӣ ба воситаҳои барқии сечарха низ густариш меёбад, воситаи роҳгоҳие, ки барои санҷиши модели динамикаи воситаи воқеӣ истифода шудааст, дар манбаъ ҳамчун TVS King-и муҳаррики дарунсӯз тавсиф шудааст.

Системаи ченкунӣ то чӣ андоза муфассал буд?

Расми 16 дар саҳифаи 17 системаи инерсиалии ченкунии ADMA–Genesys, сабткунандаи маълумот ва сенсорҳои рулро, ки дар дохили воситаи воқеӣ насб шудаанд, нишон медиҳад.

Хусусиятҳои асосии ченкунӣ, ки дар манбаъ дода шудаанд:

• CS-7008 data logger: ҳалли 16-bit, намунагирӣ то 10 kHz барои ҳар канал.
• Сенсори момент/кунҷи рул MSW: диапазони кунҷ ±720°, ҳалли 0,01°; диапазони момент ±20 Nm, ҳалли 0,01 Nm.
• Сенсори рул бо ҳалли баланд: ҳалли кунҷ 0,001° ва намунагирии 2 kHz.
• ADMA–Genesys: баромад то 1000 Hz, таъхир камтар аз 1 ms, дақиқии мавқеъ ±2 cm ва суръат ±0,05 m/s.

Бо ин система roll, pitch, yaw, кунҷи slip, суръат, шитоб ва вурудҳои рул дар як санҷиш бо ҳамоҳангии вақт сабт карда шуданд.

Хусусиятҳои роҳгоҳ чӣ буданд?

Дар санҷишҳои ивазкунии якхатта ва дуқатта роҳгоҳи асфалтии хушк ва дорои часпиши баланд истифода шуд. Дар манбаъ:

Манбаъ роҳҳои ивазкунии якхатта ва дуқаттаро бо ISO 3888-2 мепайвандад; санҷиши даврашакли радиуси доимиро бошад мувофиқи ISO 4138 бо радиуси 30 m муайян мекунад.

Дар воситаи воқеӣ бардошта шудани чарх дар кадом суръат дида шуд?

Мувофиқи тавсифи санҷиш дар саҳифаи 19, вақте суръат ба минтақаи 50 km/h наздик шуд, кунҷи roll ба таври ғайрихаттӣ афзоиш ёфт. Дар суръати 50,38 km/h нишонаҳои равшани бардошта шудани чархҳои дохилӣ сабт шуданд; онҳо бо имзоҳои шитоби амудӣ дар системаи инерсиалии ченкунӣ ва рафтори rebound-и таваққуфи дохилӣ алоқаманд карда шуданд.

Расми 19 ҳамчунин дар санҷиши даврашакли доимӣ бо радиуси 30 m барои гардиши ҳам чап ва ҳам рост бардошта шудани чархи қафоро дар воситаи воқеӣ бо акс нишон медиҳад.

Аммо ин арзиши 50,38 km/h дар манбаъ дар контексти transient lane-change дода шудааст, дар ҳоле ки тақрибан 38 km/h дар симулятсияи ADAMS CRC ба манёври дигар тааллуқ дорад. Аз ин рӯ аз таҳқиқот хулоса баровардан мумкин нест, ки “суръати чаппашавии воситаи сечарха маҳз 50 km/h аст”.

Системаи идоракунии фаъол чӣ гуна сохта шудааст?

Барои стратегияи идоракунии фаъол системаи физикии идоракунӣ/санҷишӣ бар асоси Arduino DUE таҳия шудааст. Манбаъ аз:

• таъмини 24 V DC,
• микроконтроллери 84 MHz ARM Cortex-M3,
• гироскопҳо,
• сенсорҳои хаттии мавқеъ,
• сенсорҳои ҷараёни Hall effect,
• драйверҳои муҳаррики DC-и чап ва рост,
• актуаторҳои электромеханикӣ бо бозхӯрди Hall

истифода мекунад.

Гуфта мешавад, ки ҳалқаи идоракунӣ тақрибан дар 100 Hz кор мекунад ва идоракунии асосёфта ба PID ё state-feedback метавонад татбиқ шавад. Расми 28 занҷири сенсор → шартгузории сигнал → Arduino → драйвери муҳаррик → бозхӯрди актуатори чап/ростро нишон медиҳад.

Дар Расми 29 бошад воситаи физикӣ/дастгоҳи санҷишие дида мешавад, ки актуаторҳо дар он ҷойгир шудаанд. Дар бахши натиҷаҳо ин татбиқ инчунин ҳамчун Arduino DUE based HIL setup тавсиф шудааст; аз ин рӯ санҷиши идоракунии фаъолро набояд бо идоракунии саҳроии пурраи воситаи сериявӣ баробар донист.

Идоракунии фаъоли roll чӣ қадар фарқ эҷод кард?

Дар бахши идоракунии фаъоли манбаъ гуфта мешавад, ки ҳангоми ивазкунии якхатта шитоби паҳлӯии қуллаи воситаи бе идоракунӣ 5,8 m/s² буд ва ҳангоми фаъол шудани идоракунии муқовимати roll ин арзиш то 3,0 m/s² кам шуд.

Дар Расми 30 дида мешавад, ки ҳангоми фаъол будани идоракунӣ, дар баробари шитоби паҳлӯӣ, каҷҳои roll angle ва yaw rate нисбат ба ҳолати бе идоракунӣ ларзиши камтар доранд. Расми 31 нишон медиҳад, ки суръати паҳлӯӣ зудтар маҳдуд мешавад, қувваҳои амудии чархҳо дар муқобили холишавии хатарноки бор, ки дар ҳолати бе идоракунӣ дида мешавад, мутавозинтар мемонанд ва қувваҳои паҳлӯии шина маҳдудтар мебошанд.

“Идоракунии пассив” дар таҳқиқот чӣ маъно дорад?

Стратегияи дуюми таҳқиқот ба ҷои илова кардани актуаторҳои сохтории фаъоли таваққуф истифодаи инфрасохтори мавҷудаи электронии идоракунӣ ва сенсорҳои камхарҷро ҳадаф мегирад. Модули сенсорӣ дар дохили восита:

• гироскоп,
• акселерометр,
• қутбнамо

дорад.

Гироскоп roll rate-ро, акселерометр шитоби паҳлӯӣ ва қутбнамо самти воситаро назорат мекунанд. Ин сигналҳо ба ECU дода шуда, бо ҳадҳои пешакӣ муайяншудаи roll/шитоби паҳлӯӣ муқоиса мешаванд.

Манбаъ ин системаро “passive roll control” меномад; аммо азбаски ECU дархости газро тағйир медиҳад, ин истилоҳ ба маънои классикии таваққуфи комилан механикии пассив истифода нашудааст.

Номувофиқии дахолат дар дохили манбаъ дар бахши пассив

Дар оғози Бахши 11:

“no active intervention occurs in this passive setup”

бо чунин маъно гуфта мешавад, ки система танҳо динамикаи roll-ро назорат мекунад.

Аммо дар бахшҳои фавран баъдӣ навишта шудааст, ки:

• ҳангоми гузаштани ҳад ECU throttle input-ро кам мекунад,
• агар lateral acceleration баланд ошкор шавад, қувваро маҳдуд мекунад,
• агар хавфи rollover дида шавад, acceleration-ро маҳдуд мекунад ё braking-ро оғоз мекунад.

навишта шудааст.

Аз ин рӯ дар дохили манбаъ таниши истилоҳӣ вуҷуд дорад, ки стратегияи “пассив” танҳо системаи назоратӣ аст ё системаи барномавии коҳиши roll, ки ба интиқоли қувва дахолат мекунад. Бахши натиҷаҳои таҳқиқот тафсири дуюмро дастгирӣ карда, равшан мегӯяд, ки “threshold-based throttle corrections” татбиқ шудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Натиҷаҳои yaw rate-и моделҳои MATLAB/Simulink ва ADAMS дар ивазкунии якхатта тамоюлҳои ба ҳам наздик нишон доданд.
• Ченкуниҳои воқеии роҳгоҳ тасдиқ карданд, ки воситаи сечархаи санҷишӣ дар манёврҳои баландсуръат тамоюли назарраси roll ва бардошта шудани чарх дорад.
• Дар симулятсияи ADAMS CRC бо радиуси 30 m тақрибан дар 38 km/h ноустувории roll гузориш шуд.
• Дар тавсифи санҷиши воқеии transient тақрибан дар 50,38 km/h нишонаҳои бардошта шудани чарх сабт шуданд.
• Идоракунии фаъоли roll дар контексти ивазкунии якхатта шитоби паҳлӯии қулларо аз 5,8 m/s² то 3,0 m/s² коҳиш дод.
• Идоракунии фаъол дар графикҳои манбаъ ларзишҳои roll ва yaw-ро коҳиш дода, тақсимоти бори чархҳоро устувортар нигоҳ дошт.
• Равиши дуюми сенсор–ECU ҳамчун меъмории идоракунии камхарҷи таҷҳизотӣ пешниҳод шуд, ки ҳангоми баланд шудани хавфи roll метавонад дархости қувваро маҳдуд кунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё мустақиман исбот намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки барои ҳамаи воситаҳои сечарха суръати универсалии чаппашавӣ 50 km/h аст.
• Ҳадди симулятсияи 38 km/h ва натиҷаи воқеӣ/transient-и 50,38 km/h такрори як шароити санҷишӣ нестанд.
• Нишон дода нашудааст, ки воситаи роҳгоҳии санҷиши модел барқӣ аст; Ҷадвали 4 барои восита муҳаррики бензинии 200 cc нишон медиҳад.
• Нишон дода нашудааст, ки идоракунии фаъол ва пассив ҳамчун як меъмории ягонаи ҳамгирошуда якҷоя санҷида шудаанд.
• Фоидаҳои миқдории стратегияи пассив барои ҳамаи манёврҳо дар ҷадвали ҷудогонаи ҳамаҷонибаи натиҷаҳо дода нашудаанд.
• Ҳамаи сатҳҳои воқеии роҳ, борон, часпиши паст, шинаҳои гуногун ё геометрияҳои гуногуни боргузорӣ ба таври ҳамаҷониба санҷида нашудаанд.
• Таҳқиқот кафолати функсионалии бехатарии истеҳсоли силсилавӣ, homologation ё бехатарии воситаи тиҷоратӣ нест.
• Устувории дарозмуддати автомобилӣ ё эътимоднокии истеҳсоли силсилавии дастгоҳи идоракунии фаъоли Arduino DUE нишон дода нашудааст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Занҷири таҷриба ва моделсозии таҳқиқот

Хусусиятҳои асосии воситаи воқеии санҷишӣ

Ин ҷадвал ба таври равшан нишон медиҳад, ки ҳадафи идоракунии таҳқиқот барои воситаҳои барқии сечарха ва платформаи физикии модел-санҷиши восита як чиз нестанд.

Чаро шароити боргузорӣ муҳим аст?

Дар манбаъ восита дар ҳолатҳои kerb, танҳо ронанда ва GVW бо тақсимоти массаи ҷудогона омӯхта шудааст. Азбаски дар воситаҳои сечарха ҷойгиршавии мусофир ё бор метавонад баландии маркази вазнинӣ ва тақсимоти бори меҳварҳои пеш/қафоро тағйир диҳад, рафтори roll ба ҳолати боргузорӣ ҳассос аст.

Натиҷаҳои Ҷадвалҳои 5–6-и ивазкунии якхатта арзишҳои рул, lateral acceleration, slip, roll ва yaw-ро барои суръатҳои 30, 40, 45 ва 50 km/h дар шароити гуногуни laden/unladen медиҳанд. Азбаски дар ҷадвали манбаъ баъзе мушкилоти навишт/формати ададӣ ҳаст, ҳуҷайраҳои шубҳанок аз ҷониби Verianla бо тахмин аз нав сохта нашудаанд.

Санҷишҳо чӣ гуна такрор шуданд?

Дар методологияи санҷиши физикӣ ду минтақаи суръат муайян шудааст:

• Марҳилаи I — ≤28 km/h: афзоишҳои хурди суръат барои сабт кардани рафтори хаттии восита.
• Марҳилаи II — >28 km/h: суръатҳои баландтар барои омӯзиши тофташавии roll ва ҳадҳои устуворӣ.

Гуфта мешавад, ки ҳар манёвр барои эътимоднокӣ се маротиба такрор шудааст.

Санҷишҳои ивазкунии якхатта ва дуқатта

Расмҳои 17 ва 18 дар саҳифаи 18 масирҳои ивазкунии якхатта ва дуқаттаро, ки дар роҳгоҳи воқеии санҷишӣ сохта шудаанд, ҳам бо нақшаи андозагирӣ ва ҳам бо акс нишон медиҳанд. Восита дар ин масирҳо аз рӯи transient steering, yaw rate, lateral acceleration ва lateral load transfer чен карда шудааст.

Дар графикҳои саҳифаҳои 20–22 дида мешавад, ки каҷҳои lateral acceleration, roll angle, steering angle ва yaw rate дар такрорҳои гуногун шаклҳои умумии монанд доранд. Ин такрорҳо нишон медиҳанд, ки санҷиш ба як сабти ягонаи рондан асос наёфтааст.

Муқоисаи симулятсия–таҷриба

Расмҳои 22 ва 23 дар шароити ивазкунии якхаттаи боршуда бо 30 km/h натиҷаҳои ADAMS ва сигналҳои ченшудаи steering angle ва yaw rate-ро рӯи ҳам нишон медиҳанд. Каҷҳо қуллаҳои асосӣ ва тағйири аломатро дар минтақаҳои монанди вақт мегиранд; аммо махсусан дар yaw response фарқҳои амплитуда ва фаза ҳастанд.

Муҳаққиқон ин ҳамбастагии умумиро ҳамчун далели он арзёбӣ мекунанд, ки модел рафтори воситаи воқеиро дар сатҳи муносиб ифода мекунад. Бо вуҷуди ин, комилан рӯи ҳам наафтодани графикҳо нишон медиҳад, ки модел ҳар як ҷузъиёти системаи физикиро айнан такрор намекунад.

Меъмории идоракунии фаъол

Дар системаи фаъол маълумоти сенсор аввал ба схемаи шартгузории сигнал ва сипас ба микроконтроллери Arduino DUE интиқол дода мешавад. Микроконтроллер ба схемаҳои драйвери муҳаррики чап ва рост фармон дода, актуаторҳои электромеханикии дахлдорро ҳаракат медиҳад.

Сенсорҳои Hall бозхӯрди мавқеъ/суръати актуатор ва сенсорҳои ҷараён бори электрикиро назорат мекунанд. Манбаъ мегӯяд, ки ин сохтори бозхӯрд барои:

• active suspension prototyping,
• roll stabilization,
• lateral stability enhancement,
• adaptive current control

истифода бурда мешавад.

Тағйироти динамикии мушоҳидашуда дар идоракунии фаъол

Мувофиқи муқоисаи Расмҳои 30–31, ҳангоми фаъол будани идоракунӣ:

• қуллаи lateral acceleration кам мешавад,
• ларзишҳои roll angle маҳдуд мешаванд,
• зиёдшавӣ ва ларзишҳои yaw rate кам мешаванд,
• lateral velocity дар сатҳи пасттар нигоҳ дошта мешавад,
• vertical wheel forces мутавозинтар мемонанд,
• холишавии хатарноки бори яке аз чархҳо маҳдуд мешавад,
• lateral tire forces кӯшиш карда мешавад дар ҳадҳои traction нигоҳ дошта шаванд.

Равшантарин натиҷаи миқдорӣ коҳиши шитоби паҳлӯии қулла аз 5,8 m/s² то 3,0 m/s² мебошад.

Меъмории сенсор–ECU-и идоракунии пассив

Расми 32 корти интерфейси сенсории барои таҳқиқот тарҳрезишударо нишон медиҳад. Дар корт сохтори интерфейси мувофиқ ба иртиботи ECU/CAN мавҷуд аст. Дар Расми 33 алгоритм:

1. нишебии роҳ, суръати восита, шитоб, throttle ва самти сенсорро ҷамъ мекунад,
2. ҳолати roll-ро ҳисоб мекунад,
3. санҷида мебинад, ки ҳадди roll гузаштааст ё не,
4. агар хавф бошад, фармонеро барои маҳдуд кардани acceleration-и восита ба powertrain controller мефиристад.

Дар Расми 34 воҳиди нави сенсор бо ECU-и мавҷуда, powertrain controller, body controller/BMS ва telematics ECU пайваст нишон дода шудааст.

Мантиқи идоракунии ҳад

Дар стратегияи пассив ECU lateral acceleration ва рафтори roll-и воқеӣ-вақтиро бо ҳадҳои пешакӣ муайяншуда муқоиса мекунад. Расми 35-и манбаъ нишон медиҳад, ки дар минтақаи хавфи паст ислоҳ татбиқ намешавад, ҳангоми гузаштани ҳад torque modulation ва дар хавфи баландтар гузариш ба минтақаи regenerative braking мумкин аст.

Ин расм бо ҷумлаи манбаъ, ки “дар системаи пассив дахолати фаъол вуҷуд надорад”, комилан мувофиқ нест; график ва матни баъдӣ ба таври равшан дахолат ба қувваи гардонандаро пешбинӣ мекунанд.

Чаро ҷудо кардани системаҳои фаъол ва пассив муҳим аст?

Яке аз муҳимтарин тавзеҳоти методологӣ дар бахши натиҷаҳо ин аст, ки ду стратегия меъмории ягонаи ҳамзамон коркунанда нестанд. Controller-и фаъол бо актуаторҳои физикӣ ба динамикаи roll/yaw дахолат мекунад, дар ҳоле ки стратегияи дуюм ба маҳдудкунии қувва бар асоси сенсор ва ECU такя мекунад.

Аз ин рӯ гуфтан, ки “бо якҷоя истифода шудани идоракунии фаъол + пассив 5,8 m/s² → 3,0 m/s² шуд”, дуруст нест. Натиҷаи 5,8 → 3,0 m/s² ба системаи фаъоли roll-resistance тааллуқ дорад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Модели математикии восита, модели бисёрҷисмии ADAMS ва маълумоти воқеии роҳгоҳро дар як таҳқиқот муттаҳид мекунад.
• Барои шароити slip-и баланд модели ғайрихаттии шинаи Pacejka истифода шудааст.
• Дар санҷиши модел ба ҷои як меъёр steering, yaw, roll, lateral acceleration ва борҳои чархҳо омӯхта мешаванд.
• Санҷишҳои воқеии восита манёврҳои гуногун, аз ҷумла ивазкунии якхатта ва дуқатта ва гардиши радиуси доимиро фаро мегиранд.
• Идоракунии фаъол танҳо дар диаграммаи блокии барномавӣ намондааст, балки ба дастгоҳи физикии идоракунии Arduino DUE гузаронида шудааст.
• Равиши ҷудогонаи сенсор–ECU бо хароҷоти пасттар низ таҳқиқ шудааст.
• Мустақил будани стратегияҳои фаъол ва пассив дар бахши натиҷаҳо равшан гуфта шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ ва дохили манбаъ

Номуайянии ҳисобкунии 12-DOF: Байни ҳаракатҳои номбаршуда дар Ҷадвали 1 ва таърифи “12-DOF”-и таҳқиқот номуайянии намоёни ҳисоб вуҷуд дорад.

Номуайянии номгузории чарх: Таҳқиқот меъмории delta-ро ҳамчун як чархи пеш–ду чархи қафо тавсиф мекунад, аммо дар Ҷадвали 1 ибораҳои “Front Left, Front Right, Rear Wheel” истифода шудаанд.

Фарқи воситаи барқӣ–воситаи санҷишӣ: Гарчанде контексти татбиқи таҳқиқот воситаҳои барқии сечарха бошад, воситаи дар санҷиши модел овардашуда TVS King-и бензинии 200 cc мебошад.

Вобастагии суръати интиқодӣ аз манёвр: Тақрибан 38 km/h дар симулятсияи CRC-и 30 m ва 50,38 km/h дар санҷиши воқеии transient набояд ҳамчун як остонаи умумии чаппашавӣ тафсир шаванд.

Истилоҳоти идоракунии пассив: Дар бахши системаи пассив аввал гуфта мешавад, ки дахолат нест, сипас шарҳ дода мешавад, ки ECU ба throttle/power ва дар ҳолати зарурӣ ба тормоз дахолат мекунад.

Ҳадди умумисозӣ: Санҷишҳо дар шароити геометрияи муайяни восита, шина, боргузорӣ ва роҳгоҳи хушку часпиши баланд анҷом шудаанд. Остонаи чаппашавӣ бо тағйири ин параметрҳо метавонад тағйир ёбад.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Active and Passive Control Strategies for Ride Stability and Handling Enhancement in Three-Wheelers

Муаллифон ва тартиб: Dumpala Gangi Reddy; Ramarathnam Krishna Kumar.

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

Муаллифони масъул: Dumpala Gangi Reddy ва Ramarathnam Krishna Kumar.

Муассисаҳо:
1. TVS Motor Company Ltd., Hosur 635 109, Tamil Nadu, India.
2. Department of Engineering Design, IIT Madras, Chennai 600 036, India.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии тақризшуда. Таҳқиқот моделсозии математикӣ, симулятсияи бисёрҷисмӣ, санҷиши воқеии роҳгоҳ, прототипи идоракунии фаъол/HIL ва равиши алоҳидаи сенсор–ECU-ро муттаҳид мекунад.

Маҷалла: Vehicles.

Ношир: MDPI.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: 7 / 4 / 126.

DOI: 10.3390/vehicles7040126

Санаи ирсол: 21 Август 2025.

Санаи бозбинӣ: 19 Октябр 2025.

Санаи қабул: 23 Октябр 2025.

Санаи нашр: 30 Октябр 2025.

Пайванди расмии нашр: https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/126

Пайванди DOI: https://doi.org/10.3390/vehicles7040126

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Маблағгузорӣ: Муҳаққиқон хабар додаанд, ки таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии маълумот: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола ҳастанд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифони масъул равона карда шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Хабар дода шудааст, ки Dumpala Gangi Reddy дар TVS Motor Company кор мекунад. Муаллифи дигар изҳор кардааст, ки таҳқиқот бе муносибате анҷом ёфтааст, ки метавонад бархӯрди тиҷоратӣ ё молиявии манфиатҳоро ба вуҷуд орад.

Саҳми муаллифон: Усул ва санҷиш — Dumpala Gangi Reddy; таҳқиқот — Dumpala Gangi Reddy ва Ramarathnam Krishna Kumar; нусхаи аввал — Dumpala Gangi Reddy. Ҳар ду муаллиф матни ниҳоиро хонда ва тасдиқ кардаанд.

Ҳадди мундариҷаи илмӣ: Муодилаҳои динамикаи восита, муқоисаҳои Pacejka, арзишҳои Simulink–ADAMS, шароити роҳгоҳи санҷишӣ, натиҷаҳои 38 km/h ва 50,38 km/h, арзишҳои шитоби паҳлӯии 5,8 ва 3,0 m/s², сохторҳои идоракунии фаъол/пассив ва маҳдудиятҳои методологии ин мақолаи Verianla танҳо ба таҳқиқоти манбаи баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи ҳувияти библиографӣ ва ҳолати нашр истифода шудаанд.

Ёддошти манбаи 12-DOF: Таҳқиқот моделро 12-DOF тавсиф мекунад. Аммо дар Ҷадвали 1 барои кузов 6 DOF, барои се чарх ҷамъ 6 DOF ва илова бар ин барои рули пеш 1 DOF оварда шудааст. Verianla ин фарқи намоёни ҳисобро бо тахмин ислоҳ накардааст.

Ёддошти манбаи меъмории восита: Манбаъ воситаи delta-сечархаро ҳамчун сохтори як чархи пеш ва ду чархи қафо шарҳ медиҳад; аммо дар Ҷадвали 1 номҳои “Front Left Wheel”, “Front Right Wheel” ва “Rear Wheel” ҳастанд. Ифода дар манбаъ ҳамин тавр аст.

Ҳадди санҷиши воситаи барқӣ: Гарчанде доираи умумӣ ва ҳадафи идоракунии мақола воситаҳои барқии сечархаро низ дар бар мегирад, Ҷадвали 4 дар санҷиши воқеии восита TVS King-ро ҳамчун воситаи бензинии 200 cc яксилиндра тавсиф мекунад. Аз ин рӯ санҷиши физикии модел набояд ҳамчун таҷрибаи воситаи барқии санҷишӣ бозгӯ карда шавад.

Ёддошти манбаи суръати интиқодӣ: Симулятсияи ADAMS CRC бо радиуси доимии 30 m тақрибан дар 38 km/h ноустувории roll-ро хабар медиҳад, дар ҳоле ки тавсифи санҷиши воқеии transient дар 50,38 km/h бардошта шудани чархро қайд мекунад. Ифодаи тақрибан 50 km/h дар бахши натиҷаҳои манбаъ набояд ба маънои якхела будани шароити ин ду манёври гуногун истифода шавад.

Ёддошти манбаи идоракунии пассив: Дар шарҳи аввали Бахши 11 гуфта мешавад, ки дар системаи пассив дахолати фаъол нест, аммо дар бахшҳои баъдӣ навишта шудааст, ки ECU ҳангоми гузаштани ҳад throttle-ро кам мекунад, шитобро маҳдуд мекунад ё метавонад тормозро оғоз кунад. Ин номувофиқии истилоҳӣ пинҳонӣ бартараф нашудааст.

Ҷудокунии фаъол/пассив: Мувофиқи бахши натиҷаҳои таҳқиқот стратегияҳои фаъол ва пассив мустақилона таҳия ва санҷида шудаанд; онҳо набояд ҳамчун меъмории якҷояи фаъол+пассив арзёбӣ шаванд.