Ин таҳқиқот барои коҳиш додани пастшавии самаранокии контроллери таваққуфи фаъол, ки дар мошинҳои боркаш бо миқдори бори хеле тағйирёбанда барои массаи доимии воситаи нақлиёт танзим шудааст, арзёбии онлайнии массаи воситаи нақлиётро бо идоракунии таваққуфи фаъоли LQR муттаҳид мекунад. Массаи воситаи нақлиёт ҳангоми ҳаракат бо усули рекурсивии камтарин квадратҳо бо омили фаромӯшкунӣ (Forgetting Factor Recursive Least Squares, FFRLS) арзёбӣ мешавад; матритсаи пешакӣ ҳисобшудаи бозхӯрди LQR, ки ба массаи арзёбишуда наздиктарин аст, интихоб гардида, қувваи актуатори таваққуф муайян карда мешавад. Системае, ки барои массаи номиналии 1200 kg тарҳрезӣ шудааст, дар шароити массаи воқеии 2000 kg-и воситаи нақлиёт ба таври ададӣ арзёбӣ гардид. Дар симулятсияи роҳи тасодуфӣ контроллери омехта нисбат ба контроллери аслии LQR, ки аз рӯи массаи доимӣ кор мекунад, каҷшавии миёнаи динамикии таваққуфро %3,26 ва деформатсияи динамикии шинаро мувофиқи натиҷаи таҳқиқот %5,91 коҳиш додааст. Аммо шитоби амудии кузов нисбат ба контроллери аслӣ бадтар шудааст; бинобар ин, усул ҳамаи меъёрҳои самаранокиро ҳамзамон беҳтар накарда, дар зери бори вазнин байни ҳаракати таваққуф, деформатсияи шина ва ҳолати кузов тавозуни дигари идоракуниро ба вуҷуд овардааст.

Алгоритми арзёбии масса дар симулятсия дар муддати кӯтоҳ ба массаи воқеии 2000 kg-и воситаи нақлиёт наздик шуд ва хатои арзёбӣ ба дохили ҳадди %5 ворид гардид. Дар шароити роҳи тасодуфӣ кунҷи ғелиши кузови контроллери омехта нисбат ба таваққуфи пассив %72,80, кунҷи тангажи кузов %7,20 ва каҷшавии миёнаи динамикии таваққуф байни чархҳо %36,91 кам гардид. Бо вуҷуди ин, ин натиҷаҳо пурра ба модели математикии воситаи нақлиёт ва вурудҳои ададии роҳ асос ёфтаанд; дар мошини боркаши воқеӣ бо таҷҳизоти таваққуфи фаъол, хатогиҳои сенсор, маҳдудиятҳои актуатор ва тағйирёбии воқеии роҳ санҷиши тасдиқкунанда анҷом дода нашудааст.

Аз нигоҳи Туркия, таҳқиқот нишон медиҳад, ки дар воситаҳои нақлиёти вазнини тиҷоратӣ, ки миқдори бор метавонад аз сафар ба сафар ба таври назаррас тағйир ёбад, ба ҷойи танзими таваққуфи фаъол танҳо барои як массаи номиналии собити воситаи нақлиёт, чӣ гуна метавон равиши мутобиқшавандаи идоракуниро сохт, ки параметрҳои воситаи нақлиётро ҳангоми ҳаракат арзёбӣ мекунад. Бо вуҷуди ин, диапазони идоракунии 1200–2400 kg, параметрҳои таваққуфи истифодашуда ва моделҳои роҳ дар таҳқиқот ба як воситаи нақлиёти муайяни ададӣ тааллуқ доранд. Барои татбиқ ба воситаҳои нақлиёти воқеии тиҷоратӣ дар Туркия муайянсозии модели махсуси синфи воситаи нақлиёт, тақсимоти воқеии масса, иқтидори актуатор, маълумоти роҳ ва тасдиқи физикӣ заруранд.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Агар коэффисиентҳои идоракунии таваққуфи фаъоли мошини боркаш барои массаи муайяни воситаи нақлиёт тарҳрезӣ шаванд, ҳангоми тағйир ёфтани бор ҳамон контроллер дигар системаи динамикие, ки барои он тарҳрезӣ шуда буд, идора намекунад. Тағйирёбии массаи воситаи нақлиёт метавонад ба ҳаракати амудии кузов, динамикаи тангаж ва ғелиш, ҳаракати таваққуф ва деформатсияи динамикии шина дар роҳ таъсир расонад.

Мушкилоти асосие, ки муҳаққиқон мехоҳанд ҳал кунанд, паст шудани самаранокии контроллери таваққуфи фаъоли LQR, ки параметрҳои доимии воситаи нақлиётро истифода мебарад, ҳангоми тағйироти калони бор мебошад. Аз ин рӯ, усули пешниҳодшуда массаи воситаи нақлиётро ҳангоми ҳаракат арзёбӣ карда, коэффисиенти таваққуфи фаъолро мувофиқи массаи арзёбишуда тағйир медиҳад.

Равиши хоси таҳқиқот кадом ҷузъҳоро муттаҳид мекунад?

Меъмории идоракунии таҳқиқот аз се ҷузъи асосӣ иборат аст:

1. Модули арзёбии массаи воситаи нақлиёт: Массаи умумии воситаи нақлиёт бо истифода аз динамикаи тӯлии воситаи нақлиёт ва FFRLS арзёбӣ мешавад.
2. Модули ҳисобкунии қувваи актуатор: Коэффисиенти бозхӯрди LQR, ки ба массаи арзёбишуда мувофиқ аст, интихоб шуда, қувваҳои таваққуфи фаъол ҳисоб карда мешаванд.
3. Модели воситаи нақлиёти дорои дараҷаҳои озодии зиёд: Дар ҷавоб ба вуруди роҳ ва шароити манёвр ҳаракатҳои амудӣ, ғелиш, тангаж ва массаҳои нопружинии чор чархи воситаи нақлиёт ҳисоб карда мешаванд.

Дар Шакли 3 ин се қисм дар як ҳалқаи ягонаи бозхӯрд нишон дода шудаанд. Модели воситаи нақлиёт тағйирёбандаҳои ҳолати ҳаракатро ҳам ба модули арзёбии масса ва ҳам ба модули идоракунӣ интиқол медиҳад; контроллер бошад қувваҳои ба чор актуатори таваққуф татбиқшавандаро дубора ба модели воситаи нақлиёт мефиристад.

Модели воситаи нақлиёт чанд дараҷаи озодӣ дорад?

Дар таҳқиқот модели пурраи воситаи нақлиёт бо ҳамагӣ ҳафт дараҷаи озодӣ сохта шудааст. Модел:

• ҳаракатҳои амудии кузов,
• ҳаракатҳои ғелиши кузов,
• ҳаракатҳои тангажии кузов,
• ҳаракатҳои амудии чор массаи алоҳидаи нопружинии чор чархро

якҷоя дар бар мегирад. Дар Шакли 1 унсурҳои пружина ва дампфери чор таваққуф, сахтии шинаҳо, қувваҳои актуатори фаъол, маркази масса, меҳварҳои ғелиш/тангаж ва шитобҳои тӯлӣ–паҳлӯӣ дар як модели механикӣ нишон дода шудаанд.

Ҳаракати амудии кузов чӣ гуна модел карда шудааст?

Барои ҳаракати амудӣ дар маркази масса қонуни дуюми Нютон:

\[ m_s\ddot{z}=\sum_{i=1}^{4}F_{si} \]

навишта шудааст. Дар ин ҷо \(m_s\) массаи пружинӣ, \(z\) ҷойивазкунии амудии маркази массаи кузов ва \(F_{si}\) қувваи умумиест, ки таваққуф дар ҳар чарх ба кузов ворид мекунад.

Ҳар қувваи таваққуф:

\[ F_{si} = k_{si}(z_{ui}-z_{si}) + c_{si}(\dot z_{ui}-\dot z_{si}) + F_{ai} \]

муайян шудааст. \(k_{si}\) сахтии таваққуф, \(c_{si}\) коэффисиенти дампфери таваққуф, \(z_{ui}\) мавқеи массаи нопружинӣ, \(z_{si}\) мавқеи нуқтаи дахлдори пайвастшавии кузов ва \(F_{ai}\) қувваи актуатори таваққуфи фаъол мебошад.

Чаро ғелиш ва тангаж ба модел дохил карда шудаанд?

Мошини боркаш танҳо ба ларзиши амудии роҳ дучор намешавад. Ҳангоми тормозгирӣ/шитобгирӣ шитоби тӯлӣ метавонад ба тангаж, дар гардиш ё шитоби паҳлӯӣ бошад ба ғелиши кузов таъсир расонад. Барои модел кардани ин пайвастагӣ таҳқиқот ҳар ду ҳаракатро ба муодилаҳо дохил кардааст.

Ҳаракати ғелиш:

\[ I_x\ddot{\phi} = (F_{s1}-F_{s3})L_3 + (F_{s2}-F_{s4})L_4 + m_s a_y d_r + m_s g d_r\phi \]

ва ҳаракати тангаж:

\[ I_y\ddot{\theta} = (F_{s2}+F_{s4})L_2 - (F_{s1}+F_{s3})L_1 + m_s a_x d_p + m_s g d_p\theta \]

ифода шудаанд. \(I_x\) ва \(I_y\) мутаносибан моментҳои инерсияи ғелиш ва тангажро; \(a_y\) шитоби паҳлӯӣ ва \(a_x\) шитоби тӯлиро нишон медиҳанд.

Массаи воситаи нақлиёт чӣ гуна арзёбӣ мешавад?

Арзёбии масса на мустақиман аз ҳаракати таваққуф, балки аз муодилаи динамикаи тӯлии воситаи нақлиёт гирифта мешавад:

\[ m\dot{v}=F_X-F_f-F_w-F_i \]

Ҳангоми кушодани муодила бо ҷузъиёти қувваи кашиш, муқовимати ғелиш, муқовимати аэродинамикӣ ва муқовимати нишебӣ:

\[ m\dot{v} = \frac{T_{tq}i_gi_0\eta_T}{r} - \frac{1}{2}\rho C_dAv^2 - mg\sin\alpha - mgf\cos\alpha \]

шакл мегирад.

Дар ин ҷо \(T_{tq}\) моменти воқеии ба трансмиссия воридшаванда, \(i_g\) таносуби трансмиссия, \(i_0\) таносуби фишанги асосӣ, \(\eta_T\) самаранокии интиқол, \(r\) радиуси ғелиши чарх, \(\rho\) зичии ҳаво, \(C_d\) коэффисиенти муқовимати аэродинамикӣ, \(A\) масоҳати пешонӣ, \(\alpha\) нишебии роҳ ва \(f\) коэффисиенти муқовимати ғелишро ифода мекунанд.

Барои FFRLS муодила:

\[ y(k)=h(k)^T\hat{\theta}+e(k) \]

ба ин шакл табдил дода шуда, параметри арзёбишаванда \(\hat{\theta}\) ҳамчун массаи воситаи нақлиёт \(m\) интихоб шудааст.

Чаро омили фаромӯшкунӣ истифода мешавад?

Омили фаромӯшкунии \(\lambda\) дар алгоритми рекурсивии камтарин квадратҳо вазни таъсири маълумоти кӯҳнаро ба арзёбии нав танзим мекунад. Мувофиқи таснифоти таҳқиқот, ҳангоми \(0<\lambda<1\) таъсири маълумоти гузашта кам мешавад, ҳангоми \(\lambda=1\) тағйир намеёбад ва ҳангоми \(\lambda>1\) тақвият меёбад.

Дар таҳқиқот:

\[ \lambda=0,95 \]

истифода шудааст.

Коэффисиенти параметрии FFRLS:

\[ K(k) = \frac{P(k-1)h(k)} {\lambda+h(k)^TP(k-1)h(k)} \]

навсозии параметр:

\[ \hat{\theta}(k) = \hat{\theta}(k-1) + K(k) \left[ y(k)-h(k)^T\hat{\theta}(k-1) \right] \]

ва навсозии ковариатсия:

\[ P(k) = \frac{1}{\lambda} \left[ I-K(k)h(k)^T \right]P(k-1) \]

мебошанд.

Контроллери LQR чиро оптимизатсия мекунад?

Регулятори хаттии квадратӣ (Linear Quadratic Regulator, LQR) шумораи зиёди ҳолатҳои воситаи нақлиёт ва талаботи қувваи актуаторро дар як функсияи хароҷот мувозинат мекунад:

\[ J = \int_{0}^{\infty} \left( Y^TQY+U^TRU \right)dt \]

\(Q\) аҳамияти нисбии ҳолатҳои воситаи нақлиёт ва баромадҳои самаранокӣ, \(R\) бошад ҷаримаро барои қувваи идоракунии чор актуатори таваққуфи фаъол муайян мекунад.

Бо матритсаи бозхӯрд, ки аз ҳалли муодилаи Riccati гирифта шудааст, қувваи таваққуфи фаъол:

\[ U=-K\hat{X} \]

ҳисоб карда мешавад. \(\hat X\) ҳолати системаест, ки аз арзёбандаи Калман гирифта мешавад.

Чаро матритсаи LQR дар ҳар давр аз нав ҳисоб карда намешавад?

Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки ҳалли пайвастаи муодилаи Riccati дар вақти воқеӣ барои контроллери воситаи нақлиёт талаботи баланди ҳисоббарорӣ эҷод мекунад. Аз ин рӯ, диапазони массаи 1200–2400 kg ба фосилаҳои 20 kg тақсим шуда, барои ҳар нуқтаи масса матритсаи бозхӯрди \(K\) офлайн пешакӣ ҳисоб карда шудааст.

Ҳангоми кори воситаи нақлиёт сабти наздиктарин ба массаи арзёбишудаи FFRLS интихоб шуда, матритсаи дахлдори \(K\) истифода мешавад. Ҳамин тавр, мутобиқшавии онлайн ба ҷойи ҳалли муодилаи Riccati дар ҳар қадами вақт аз ҷадвали пешакӣ ҳисобшудаи коэффисиентҳо интихоб мекунад.

Оё тағйироти хурди арзёбии масса коэффисиентро пайваста иваз мекунанд?

Барои пешгирӣ аз ин, муҳаққиқон мантиқи навсозии асосёфта ба хатои мутлақи фоизӣ (Absolute Percentage Error, APE)-ро истифода кардаанд:

\[ APE= \frac{|m_{out}-m_{new}|}{m_{out}} \]

ва:

\[ m_{out} = \begin{cases} m_{out}, & APE\leq\rho\\ m_{new}, & \text{aksi durumda} \end{cases} \]

муайян кардаанд. Дар матни манбаъ арзиши ададии параметри ҳаддии \(\rho\) дода нашудааст. Аз ин рӯ, дар мақолаи Verianla барои ин ҳадд ягон арзиш сохта нашудааст.

Роҳи тасодуфӣ чӣ гуна модел карда шудааст?

Вуруди роҳи тасодуфӣ бо модели садои сафеди филтршуда сохта шудааст:

\[ \dot z_{gi}(t) = -2\pi f_0z_{gi}(t) + 2\pi\sqrt{G_0v}\,w_i(t) \]

Дар таҳқиқот роҳи синфи B истифода шуда; коэффисиенти ноҳамвории роҳ:

\[ G_0=0,000064 \]

ва басомади буриши поёнӣ:

\[ f_0=0,01 \]

муайян шудааст. Вуруди роҳи чархҳои чап ва рост ҳамоҳанг қабул шуда, байни чархҳои пеш ва ақиб таъхири вақт вобаста ба ҳаракати воситаи нақлиёт истифода шудааст.

Дар симулятсия бор то чӣ андоза тағйир дода шудааст?

Системаи идоракунӣ ба таври номиналӣ бо массаи воситаи нақлиёти 1200 kg муайян шуда, дар сенарияи муқоисавии бори вазнин массаи воқеии воситаи нақлиёт 2000 kg интихоб шудааст. Бо ин роҳ дуршавии назарраси идоракунии аслии собити LQR аз модели номиналӣ таъмин шуда, таъсири мутобиқшавии масса омӯхта шудааст.

Арзёбии масса то чӣ андоза дақиқ кор кардааст?

Хати арзёбӣ дар Шакли 6 дар оғоз зуд боло рафта, ба атрофи арзиши воқеии 2000 kg наздик мешавад. Муҳаққиқон хабар медиҳанд, ки хатои арзёбӣ дар муддати кӯтоҳ аз %5 кам шудааст.

Барои истифодаи арзиши устувортари масса дар системаи идоракунӣ, арзишҳои арзёбӣ ҳамчунин ҳар 5 сония як маротиба миёна карда шудаанд. Барои қисми 10-сониягии баъд аз устуворшавӣ нишондиҳандаҳои хатои массаи воситаи нақлиёт дар манбаъ:

дода шудаанд. Ҷадвали манбаъ массаи воситаи нақлиётро бо тонна нишон медиҳад; барои ISE ва IAE воҳиди физикии мустақил шарҳ дода нашудааст.

Ҳаракати кузов дар роҳи тасодуфӣ чӣ гуна тағйир ёфт?

Дар шароити бори вазнини 2000 kg гузориш шудааст, ки контроллери омехта нисбат ба таваққуфи пассив арзиши RMS-и кунҷи ғелиши кузовро %72,80 ва кунҷи тангажи кузовро %7,20 кам кардааст.

Контроллери аслии собити LQR низ назорати қавии ҳолати кузовро таъмин кардааст: кунҷи ғелиш нисбат ба пассив %72,46 ва кунҷи тангаж %7,73 кам шудааст. Аз ин рӯ, фоидаи асосии арзёбии онлайнии масса беҳбудии драматикии иловагӣ дар ҳолати кузов нест; балки дар зери бори вазнин беҳтар мувозинат кардани динамикаи таваққуф ва шина мебошад.

Оё дар шитоби амудии кузов созиш вуҷуд дорад?

Бале. Контроллери омехта дар ҳамаи меъёрҳо аз LQR-и аслӣ беҳтар нест.

Арзиши RMS-и шитоби амудии кузов:

• дар таваққуфи пассив 0,16 m/s²,
• дар LQR-и аслӣ 0,13 m/s²,
• дар контроллери омехта 0,15 m/s²

дода шудааст. Гарчанде контроллери омехта шитоби амудиро нисбат ба системаи пассив %7,95 кам кардааст, ба натиҷаи 0,13 m/s²-и LQR-и аслӣ нарасидааст.

Муҳаққиқон дар зери бори вазнин каҷшавии динамикии таваққуф ва деформатсияи динамикии шинаро аз нигоҳи бехатарӣ муҳимтар ҳисоб карда, ин созиши бароҳатиро қобили қабул мешуморанд. Бояд дар хотир дошт, ки ин тафсир ба интихоби тарҳи идоракунии муҳаққиқон асос ёфта, дар воситаи нақлиёти физикӣ санҷиши бароҳатии корбар ё бехатарӣ гузаронида нашудааст.

Ҳаракати таваққуф чӣ гуна тағйир ёфт?

Дар шароити роҳи тасодуфӣ контроллери омехта каҷшавии динамикии таваққуфро дар ҳамаи чор чарх нисбат ба LQR-и аслӣ кам кардааст. Манбаъ фарқи миёнаро барои чор чарх %3,26 гузориш медиҳад.

Коҳиш дар контроллери омехта нисбат ба таваққуфи пассив вобаста ба чарх аз %34,22 то %38,66 тағйир ёфтааст. Фоида нисбат ба LQR-и аслӣ хурдтар аст, аммо дар ҳамаи чор чарх дар як самт мебошад.

Чаро деформатсияи динамикии шина натиҷаи муҳим аст?

Дар Ҷадвали 7 дида мешавад, ки дар зери бори вазнин деформатсияи динамикии шина бо контроллери аслии LQR нисбат ба таваққуфи пассив дар ҳамаи чор чарх каме афзудааст. Контроллери омехта бошад дар ҳамаи чор чарх аз сатҳи таваққуфи пассив поён рафтааст.

Дар қисми хулосаи манбаъ гузориш мешавад, ки контроллери омехта нисбат ба LQR-и аслӣ деформатсияи динамикии шинаро ба ҳисоби миёна %5,91 коҳиш додааст. Ин яке аз фоидаҳои намоёни мутобиқшавии масса дар сенарияи бори вазнин мебошад.

Натиҷаҳои соҳаи басомад чиро нишон доданд?

Шаклҳои 14–16 рафтори резонансиро дар паси натиҷаҳои RMS-и соҳаи вақт нишон медиҳанд. Каҷшавии динамикии таваққуфи контроллери омехта дар минтақаҳои якум ва дуюми резонанс нисбат ба ҳам системаи пассив ва ҳам контроллери аслӣ умуман пасттар боқӣ мондааст.

Дар деформатсияи динамикии шина бошад, LQR-и аслӣ дар минтақаи якуми резонанс дар баъзе ҳолатҳо аз контроллери омехта каме беҳтар ба назар мерасад, аммо дар минтақаи дуюми резонанс сатҳи ҷавоби LQR-и аслӣ аз системаи пассив боло меравад. Контроллери омехта ин бадшавиро дар минтақаи дуюми резонанс беҳтар маҳдуд кардааст.

Аз ин рӯ, натиҷаҳои манбаъ на бартарии мутлақ дар як басомад ё як меъёри бароҳатӣ, балки тавозун байни ҳадафҳои гуногуни идоракуниро нишон медиҳанд.

Дар қувваи актуатор чӣ тағйир ёфт?

Дар Шакли 17 қувваҳои актуатори LQR-и аслӣ ва контроллери омехта муқоиса шудаанд. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки амплитудаи умумии қувваи контроллери омехта пасттар буда, махсусан ҷузъҳои қувваи басомади баландро пахш мекунад.

Манбаъ ин натиҷаро аз ҷиҳати кам шудани талаботи суръати ҷавоби актуатори таваққуфи фаъол ва осон шудани тарҳ мусбат арзёбӣ мекунад. Аммо дар таҳқиқот истеъмоли нерӯи барқи актуатори воқеӣ, сарбории гармӣ ё самаранокии физикии он чен карда нашудааст. Аз ин рӯ, натиҷаро набояд ҳамчун “сарфаи нерӯи ченшуда” тафсир кард.

Симулятсияи барҷастагии роҳ чиро нишон дод?

Дар сенарияи дуюми роҳ дар сонияи 30 як барҷастагии роҳ татбиқ шуда, шитоби паҳлӯӣ сифр қабул шудааст.

Нисбат ба таваққуфи пассив контроллери омехта:

• кунҷи максималии тангажро ба таври назаррас коҳиш додааст,
• кунҷи максималии ғелишро каме зиёд кардааст,
• максимуми каҷшавии динамикии таваққуфро тақрибан дар ҳамон сатҳ нигоҳ доштааст,
• вақти устуворшавии тағйирёбандаҳои ҳолати кузовро кӯтоҳ кардааст.

Нисбат ба LQR-и аслӣ бошад, гузориш шудааст, ки кунҷи максималии тангажи контроллери омехта монанд боқӣ монда, ғелиши максималӣ ва каҷшавии динамикии таваққуф пасттар ва вақти устуворшавӣ кӯтоҳтар аст.

Дар шитоби амудии кузов контроллери омехта нисбат ба таваққуфи пассив беҳбудии андаке нишон дода, аммо нисбат ба LQR-и аслӣ шитоби максималии баландтар ба вуҷуд овардааст. Манбаъ нишон медиҳад, ки дар натиҷаҳои барҷастагии роҳ низ стратегияи идоракунӣ байни бароҳатӣ ва ҳаракати таваққуф/шина созиш мекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• FFRLS дар сенарияи ададии ҳаракати истифодашуда массаи 2000 kg-и воситаи нақлиётро дар ҳадди хатои %5 арзёбӣ карда тавонист.
• Интихоби коэффисиенти LQR мувофиқи маълумоти онлайнии масса баъзе талафоти самаранокии LQR-и собитро, ки барои модели номиналии 1200 kg кор мекунад, дар бори вазнин кам кардааст.
• Дар симулятсияи роҳи тасодуфӣ контроллери омехта нисбат ба LQR-и аслӣ каҷшавии динамикии таваққуфро ба ҳисоби миёна %3,26 коҳиш додааст.
• Мувофиқи қисми хулосаи манбаъ, деформатсияи динамикии шина нисбат ба LQR-и аслӣ ба ҳисоби миёна %5,91 кам шудааст.
• Назорати ғелиш ва тангажи кузов дар контроллери омехта ва аслӣ дар сатҳҳои наздик нигоҳ дошта шудааст.
• Контроллери омехта ҷузъҳои қувваи актуатори басомади баландро нисбат ба контроллери аслӣ кам кардааст.
• Сенарияҳои роҳи тасодуфӣ ва барҷастагии роҳ рафтори усулро дар вурудҳои гуногуни ададии роҳ ба таври муқоисавӣ нишон додаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё озмоиш накардааст

• Дар мошини боркаши воқеӣ озмоиши роҳ гузаронида нашудааст.
• Актуатори физикии таваққуфи фаъол ё тасдиқи Hardware-in-the-Loop пешниҳод нашудааст.
• Бехатарӣ ё устувории системаи идоракунӣ барои истеҳсоли сериявии автомобил тасдиқ нашудааст.
• Контроллери омехта дар ҳамаи меъёрҳои самаранокӣ аз LQR-и аслӣ бартар нест; шитоби амудии кузов намунаи муҳими муқобил аст.
• Коҳиши қувваи актуатор ченаки истеъмоли физикии энергия ё самаранокӣ нест.
• Нишон дода нашудааст, ки ҷадвали коэффисиентҳои 1200–2400 kg ба синфҳои дигари воситаи нақлиёт бевосита татбиқ карда шавад.
• Исбот нашудааст, ки параметрҳои FFRLS, омили фаромӯшкунӣ ё вазнҳои LQR барои ҳамаи воситаҳои нақлиёти воқеӣ оптималии универсалӣ мебошанд.
• Таъсири садои сенсорҳои роҳи воқеӣ, тақсимоти воқеии бор ва ҳамаи маҳдудиятҳои физикии актуатор бо озмоиши саҳроӣ тасдиқ нашудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Параметрҳои асосии воситаи нақлиёт, ки дар симулятсия истифода шудаанд

Натиҷаҳои асосии RMS дар шароити роҳи тасодуфӣ

Натиҷаҳои контроллери омехта дар ҳолати кузов ба LQR-и аслӣ хеле наздиканд. Фарқи аз ҳама намоён дар ҳаракати таваққуф ва шина дида мешавад; дар шитоби амудии кузов бошад LQR-и аслӣ RMS-и пасттар медиҳад.

Деформатсияҳои динамикии шина дар чор чарх

LQR-и аслӣ дар ҳамаи чор чарх нисбат ба таваққуфи пассив деформатсияи шинаро каме бештар ба вуҷуд овардааст, дар ҳоле ки контроллери омехтаи мутобиқшаванда ба масса дар ҳамаи чор чарх аз системаи пассив поён рафтааст.

Меъёрҳои арзёбӣ

Барои арзёбии ҷавоби динамикии воситаи нақлиёт дар таҳқиқот:

• шитоби амудии кузов,
• кунҷи тангажи кузов,
• кунҷи ғелиши кузов,
• каҷшавии динамикии таваққуф,
• деформатсияи динамикии шина

истифода шудаанд. Натиҷаҳо ҳам дар соҳаи вақт бо арзишҳои RMS ва ҷавобҳои гузаришӣ, ҳам дар соҳаи басомад бо рафтори резонансӣ таҳлил шудаанд.

Барои арзёбии хатои масса ҳамчунин интеграли хатои квадратӣ:

\[ ISE=\int_0^t e^2dt \]

ва интеграли хатои мутлақ:

\[ IAE=\int_0^t|e|dt \]

истифода шудаанд.

Се системаи таваққуфи муқоисашуда

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Тағйирёбии массаро бевосита ба идоракунии таваққуфи фаъол дохил мекунад.
• Ғелиш ва тангажро дар баробари ҳаракати амудӣ дар як модели пурраи ҳафтдараҷаи озодии воситаи нақлиёт баррасӣ мекунад.
• Самаранокии идоракуниро на танҳо бо таваққуфи пассив, балки бо контроллери собити LQR ҳам муқоиса мекунад.
• Аз ду вуруди гуногуни роҳ — роҳи тасодуфӣ ва барҷастагии роҳ — истифода мебарад.
• Натиҷаҳоро ҳам дар соҳаи вақт ва ҳам басомад арзёбӣ мекунад.
• Ба ҷойи ҳалли вақти воқеии Riccati аз ҷадвали офлайнии коэффисиентҳо истифода бурда, меъмории ҳисоббарории амалишавандаи контроллерро муҳокима мекунад.
• Меъёрҳое мисли шитоби амудии кузовро, ки дар онҳо контроллери омехта беҳтар нест, низ дар натиҷаҳо ошкор нигоҳ медорад.

Маҳдудиятҳои асосии усулӣ

Маҳдудияти муҳимтарин набудани тасдиқи физикӣ мебошад. Воситаи нақлиёт, таваққуф, роҳ ва арзёбии масса пурра дар дохили модели ададӣ арзёбӣ шудаанд. Таъсири садои сенсорҳо дар воситаи нақлиёти воқеӣ, инҳирофи параметрҳои модел, маҳдудиятҳои механикии актуатор, таъхирҳои гидравликӣ/электромеханикӣ, истеъмоли энергия ва профилҳои воқеии роҳ дар ин таҳқиқот бо таҷрибаи физикӣ санҷида нашудаанд.

Маҳдудияти дуюми муҳим ин аст, ки мутобиқшавии онлайн воқеан оптимизатсияи пайвастаи дубораи LQR нест. Дар таҳқиқот матритсаҳои K барои диапазони 1200–2400 kg пешакӣ ҳисоб шуда, матритсаи наздиктарин ба массаи арзёбишуда интихоб мешавад. Аз ин рӯ, усулро дурусттар ҳамчун равиши ҷадвалбандии коэффисиент, ки бо арзёбии масса роҳбарӣ мешавад, фаҳмидан лозим аст.

Ғайр аз ин, баъзе вазнҳои LQR дар таҳқиқот ба таври эмпирикӣ/аз натиҷаи оптимизатсия муайян шудаанд; нишон дода нашудааст, ки дар воситаи нақлиёти дигар ҳамин вазнҳо ҳамон тавозуни бароҳатӣ–идоракунии роҳро медиҳанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Mix Controller Design for Active Suspension of Trucks Integrated with Online Estimation of Vehicle Mass

Муаллифон ва тартиб: Choutao Ma; Yiming Hu; Weiwei Zhao; Dequan Zeng.

Муаллифи саҳми баробар/аввали баробар: Дар манбаъ изҳорот дар бораи саҳми баробар ё муаллифи аввали баробар дода нашудааст.

Муаллифи масъул: Yiming Hu.

Муассисаҳо:
1. School of Mechatronics and Vehicle Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China.
2. Nanchang Automotive Institute of Intelligence & New Energy, Nanchang 330038, China.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии тақризшуда; тасдиқи илмӣ асосан ба моделсозӣ ва симулятсияи ададӣ такя мекунад.

Маҷалла: Vehicles.

Ношир: MDPI.

Ҷилд / рақами мақола: 7 / 71.

DOI: 10.3390/vehicles7030071

Санаи ирсол: 25 апрел 2025.

Санаи бознигарӣ: 7 июл 2025.

Санаи қабул: 9 июл 2025.

Санаи нашр: 11 июл 2025.

Пайванди расмии нашр: https://www.mdpi.com/2624-8921/7/3/71

Пайванди DOI: https://doi.org/10.3390/vehicles7030071

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

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби National Natural Science Foundation of China (52302470 ва 52462053), Ganpo Talent Support Program-Leading Academic and Technical Personnel in Major Disciplines of Jiangxi Province (20232BCJ23091), Natural Science Foundation of Jiangxi Province (20232BAB214092 ва 20224BAB214045), Key R&D Program of Jiangxi Province (20232BBE50010, 20243BBG71011 ва 20232BBE50009), Open Bidding for Selecting the Best Candidates Program of Nanchang (2022JBGS001) ва 03 Special Program and 5G Project of Jiangxi Province (20232ABC03A30) дастгирӣ шудааст.

Дастрасии маълумот: Муҳаққиқон изҳор мекунанд, ки маълумоти дастгиркунандаи таҳқиқотро бо дархости асоснок аз муаллифони масъул гирифтан мумкин аст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳмҳои муаллифон: Консептуализатсия Choutao Ma; усул Choutao Ma ва Yiming Hu; захираҳо Yiming Hu ва Dequan Zeng; танзими маълумот Choutao Ma; тарҳи аввал Choutao Ma ва Weiwei Zhao; бознигарӣ ва таҳрир Yiming Hu ва Choutao Ma; роҳбарӣ ва идоракунии лоиҳа Yiming Hu анҷом додаанд.

Ҳудуди муҳтавои илмӣ: Модели воситаи нақлиёт, алгоритми FFRLS, меъмории LQR/Kalman, параметрҳои ададӣ, вурудҳои роҳ ва натиҷаҳо дар ин мақолаи Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаи беруна танҳо барои санҷиши ҳувияти библиографӣ ва нашр истифода шудааст; аз манбаъҳои беруна ягон натиҷаи нави таҷрибавӣ ё механикӣ илова нашудааст.

Маҳдудияти асосии усулӣ: Ҳамаи тасдиқи идоракунӣ дар таҳқиқот ба симулятсияи ададӣ асос ёфтааст. Мошини боркаши физикӣ, прототипи таваққуфи фаъол, стенди озмоишӣ, Hardware-in-the-Loop ё санҷиши воқеии роҳ пешниҳод нашудааст. Қисми “Road bump experimentation simulation” низ таҷрибаи физикӣ нест, балки симулятсияи ададӣ бо вуруди барҷастагии роҳ мебошад. Натиҷаҳо набояд ҳамчун далели муваффақияти саҳроии воситаи нақлиёти воқеӣ, бехатарии функсионалӣ ё татбиқпазирии тиҷоратӣ арзёбӣ шаванд.

Маҳдудияти самаранокии идоракунӣ: Контроллери омехта дар ҳамаи меъёрҳо аз LQR-и аслӣ бартар нест. Дар шароити роҳи тасодуфӣ шитоби амудии кузов барои LQR-и аслӣ 0,13 m/s² ва барои контроллери омехта 0,15 m/s² мебошад. Фоидаи асосии таҳқиқот коҳиш додани каҷшавии динамикии таваққуф ва деформатсияи динамикии шина бо нигоҳ доштани назорати умумии хуби ҳолати кузов дар зери бори вазнин мебошад.

Ёддошти Verianla Live v0.2: Раванди идоракунӣ ва муқоисаҳои ададӣ ба ҷадвалҳои намоёни HTML интиқол дода шудаанд. Ба HTML-и мақола Live SVG, JavaScript, inline event handler ё data-vlive-* майдон илова нашудааст. Қабати интерактивии SVG метавонад дар вақти иҷро аз ҷониби муҳаррики умумии сатҳи сайт verianla-live.js v0.2 сохта шавад; ҳатто агар JavaScript кор накунад, ҷадвалҳои илмӣ хондашаванда мемонанд.