عنوان

کنترل بهینه‌ی ترکیب سیستم‌های فرمان و توزیع گشتاور در خودروی الکتریکی با در نظر گرفتن مدیریت بهینه‌ی انرژی

Country Code

IR

Number

۳۸۶۹پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

کنترل بهینه‌ی ترکیب سیستم‌های فرمان و توزیع گشتاور در خودروی الکتریکی با در نظر گرفتن مدیریت بهینه‌ی انرژی

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Optimal Control of Integrated Steering and Torque Vectoring Systems Considering Power Management in Electric Vehicle

First Statement of Responsibility

/بهروز نجاری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۸

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۷۳ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

زبان چکیده: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی مکانیک

Date of degree

۱۳۹۸/۰۹/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

حفظ پایداری خودروهای الکتریکی و نگه داشتن در مسیر حرکت در مانورهای مختلف رانندگی با مصرف حداقل انرژی باتری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است .در این پایان‌نامه به مدیریت بهینه‌ی انرژی با حداقل کردن تلفات موتورهای الکتریکی و بهبود پایداری خودروی الکتریکی چهارچرخ محرک بصورت همزمان پرداخته شده است .از بین سیستمهای متداول کنترل دینامیک خودرو، تکنولوژی جدید سیستم توزیع گشتاور با تغییر گشتاور بهینه‌ی چرخ‌ها و تولید نیروهای طولی مناسب برای ایجاد گشتاور چرخشی خارجی، پایداری خودرو را در نواحی غیرخطی بدون کاهش سرعت تضمین می‌کند .همچنین سیستم کنترل فرمان با تصحیح زاویه فرمان، بخصوص در نواحی خطی باعث بهبود رفتار دینامیکی خودرو بدون تغییر در مصرف بهینه‌ی انرژی می‌شود .با توجه به اینکه این سیستم‌های کنترلی به تنهایی دارای نواقص و معایبی هستند، بنابراین با مطرح کردن سیستم کنترل ترکیبی مناسب سعی می‌شود که هر سیستم کنترلی با پوشش دادن و تکمیل نقاط ضعف سیستم کنترلی دیگر، عملکرد مناسبی را جهت ایجاد پایداری و حداقل تغییر در مصرف بهینه‌ی انرژی، ایجاد کند .سیستم‌های مدیریت بهینه‌ی انرژی و کنترل ایمنی با این دیدگاه که کنترل پایداری با حداقل استفاده از گشتاور چرخشی خارجی کمترین تغییر را در گشتاورهای بهینه تولید شده از سیستم مدیریت بهینه‌ی انرژی اعمال می‌کند، ترکیب می‌شوند .بنابراین هدف اول در ترکیب سیستم توزیع گشتاور و کنترل فرمان، استفاده حداکثر از سیستم کنترل فرمان است تا حداقل تغییر در گشتاور موتورهای الکتریکی داده شود .استفاده بهینه از سیستم توزیع گشتاور و سیستم کنترل فرمان در دو حالت با ساختارهای متمرکز و غیر متمرکز بررسی می‌گردد .در ساختار کنترل ترکیبی متمرکز نقش هر ورودی کنترلی توسط قوانین فازی بر اساس آنالیز صفحه فازی مشخص می‌گردد .در ساختار کنترلی غیرمتمرکز هر یک از ورودی‌های کنترلی بصورت جداگانه وارد می‌شوند و اساس کار بدین‌صورت می‌باشد که مطابق با آنالیز صفحه فازی و قید سیستم کنترل فرمان حداکثر استفاده از این ورودی کنترلی انجام می‌گیرد .در نواحی که این سیستم کنترلی قادر به پایدار کردن خودرو نمی‌باشد سیستم کنترلی توزیع گشتاور به کمک سیستم کنترل فرمان می‌آید تا با حداقل استفاده از گشتاور چرخشی خارجی و کمترین تغییر در گشتاورهای بهینه تولید شده از لایه مدیریت انرژی، خودرو را پایدار نمایند .بنابراین در این پایان‌نامه، سیستم کنترل سه لایه با استفاده از روش کنترل بهینه با ایده‌ی پیش‌بین برای دینامیک غیرخطی خودرو طراحی شده است .در لایه اول گشتاورهای راه‌اندازی محاسبه شده از سیستم مدیریت بهینه‌ی انرژی براساس حداقل کردن تلفات موتورهای الکتریکی، بصورت مساوی بین چرخهای خودرو توزیع می‌شود .در لایه بعدی، کنترل بهینه مقید طراحی شده است تا گشتاور چرخشی بهینه برای پایداری دینامیک جانبی را بر اساس روش پیش‌بین محاسبه کند .در ادامه یک الگوریتم بهینه‌ی مناسب برای توزیع نیروهای طولی بین چهار چرخ خودرو جهت تولید گشتاور چرخشی خارجی ارائه شده است .پس از تبدیل این گشتاور چرخشی به نیروهای تفاضلی بین چرخ‌ها و استفاده از مدل معکوس تایر برای استخراج لغزش‌های طولی مطلوب، این مقادیر به سیستم کنترلی لایه سوم ارسال می‌شود .در لایه سوم، کنترل‌کننده بهینه و مقید لغزش چرخها، گشتاور وارد شده به چرخ را طوری تنظیم می‌کند که لغزش مطلوب ردیابی شده و پایداری خودروی الکتریکی تامین گردد .نتایج شبیه سازی‌ها نشان می‌دهند که سیستم کنترلی طراحی شده به خوبی از عهده اثرات غیرخطی برآمده، رفتار دینامیکی خودرو را به مدل مرجع در حد مطلوبی نزدیک کرده و پایداری خودرو را تامین می‌نماید .همچنین، یک مطالعه مقایسه ای با نتایج حاصل از روش کنترل پیشنهادی، کنترل پیش بین مدل غیرخطی و تنظیم کننده درجه دوم خطی استفاده شده در مقالات رایج ارائه شده است.

Text of Note

Maintaining directional stability of electric vehicles (EVs) in different maneuvers with minimum battery power consumption is important. This thesis looks into the energy management based on minimizing electric motors losses and directional stability of four-in-wheel driven electric vehicles, simultaneously. Among the conventional vehicle dynamics control systems, a novel torque vectoring (TV) system with the change of optimal wheel torques and proper longitudinal forces to create external yaw moment, guarantees the stability of the vehicle in nonlinear areas without reducing vehicle speed. Also, the active front steering (AFS) control system improves the vehicle dynamic behavior, especially in the linear areas. Since each control system alone has some inevitable disadvantages and shortcoming, therefore, by developing an appropriate integrated control system, the proper performance will be provided to create optimal stability and reliability and reduce energy consumption. In addition, the integration of stability control and energy management system can guarantee the vehicle stability and reduce energy consumption. Energy management and stability control systems are integrated with the view that stability control with minimal use of external yaw moment has minimum changes in the optimum torque produced by the energy management system. Therefore, the first aim in the integrated system of TV and AFS is to make maximum use of the AFS to minimize the change in the optimal torque of the electric motors. The optimal use of TV and AFS is investigated in two new cases of centralized and decentralized structure. In the centralized structure the role of each control input is determined by fuzzy programming based on phase plane analysis. In the centralized case, two control inputs are given separately to the system and the basis of this work is that in accordance with the phase plate analysis and the constraint of the steering control system the maximum utilization of this control input is performed. In areas where the AFS is unable to stabilize the vehicle, the TV system contributes to stabilize the vehicle with minimal use of external yaw moment and minimal change in the optimum torque generated from the energy management layer. Therefore, in this thesis, a control system with three layers is analytically designed using prediction-based optimal control method for nonlinear vehicle dynamics. In the first layer, the torque calculated from the energy management system based on minimizing electric motors losses is distributed among the wheels of the vehicle. In the next layer, the constrained optimal controller is designed to calculate the optimal external yaw moment for lateral dynamic stability based on the prediction method. Then, for creating external yaw moment, an optimal force distribution algorithm is presented to distribute longitudinal forces among four-wheels. After transforming this external yaw moment to differential forces between the four wheels and by using the inverse tire model for extraction of desired longitudinal slips, the desired values are sent to the third layer. In the third layer, an optimal constrained wheel slip controller regulates the wheels torque to track the desired slip and guarantees the vehicle stability. The simulation results demonstrate that the designed control system has a suitable performance to cope with nonlinearities in stabilizing the vehicle. Also, a comparative study is presented with the results of proposed control method, conventional nonlinear model predictive control (NMPC) and linear quadratic regulator (LQR) methods employed in prevalent papers.

ba

Parallel Title

Optimal Control of Integrated Steering and Torque Vectoring Systems Considering Power Management in Electric Vehicle

پایداری خودروی الکتریکی

مدیریت بهینه‌ی انرژی

کنترل مقید خودرو

سیستم توزیع گشتاور

سیستم کنترل فرمان

کنترل ترکیبی متمرکز و غیرمتمرکز

Subject Term

Electric vehicle stability, optimal power management, vehicle constrained control, torque vectoring system, active steering system, centralized and decentralized integrated control

Subject Term

پایداری خودروی الکتریکی، مدیریت بهینه‌ی انرژی ، کنترل مقید خودرو، سیستم توزیع گشتاور، سیستم کنترل فرمان، کنترل ترکیبی متمرکز و غیرمتمرکز

نجاری، بهروز

میرزایی، مهدی، استاد راهنما

Country

ایران

Date of Transaction

20230812

Call Number

مکانیک ،۸۰۴۴۷ ،۱۳۹۸

Host name

ی‌ژرنا ی‌ه‌نیهب‍ ت‌یریدم‍ ن‌تفرگ‍ رظن‍ رد اب‍ ی‌کیرتکلا ی‌وردوخ‍ رد رواتشگ‍ ع‌یزوت‍ و ن‌امرف‍ ی‌اهم‌تسیس‍ ب‌یکرت‍ ی‌ه‌نیهب‍ ل‌رتنک‍.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

3869.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

p80447.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۳۸۶۹

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y