ファジィ法（FSMPIF）によりチューニングされたファジィスライディングモード比例積分制御アルゴリズムによる新しいアプローチ

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7327 (2023) この記事を引用

398 アクセス

1 引用

メトリクスの詳細

自動車の振動は路面からの刺激によって発生することがあります。 ばね上の変位や加速度の変化から自動車の振動を評価します。 より快適な乗り心地を実現するために、アクティブサスペンションシステムの使用をお勧めします。 この記事では、検討されているアクティブサスペンションシステムの動作を規制するための新しい戦略を紹介します。 PI (比例積分) アルゴリズム、SMC (スライディング モード コントロール) アルゴリズム、およびファジー アルゴリズムは、FSMPIF アルゴリズムを開発するための基礎として機能しました。 SMC アルゴリズムによって生成された信号は、ファジー アルゴリズムの入力として使用されます。 さらに、PI コントローラーの設定は、さらに別のファジー アルゴリズムを利用して変更されます。 これら 2 つのファジー手法は、互いに独立して、互いに完全に異なる設定で動作します。 このアルゴリズムは、まったく独創的で斬新な方法で作成されました。 数値モデリング技術を使用して、2 つの異なる使用状況に特に重点を置いて自動車の振動が調査されます。 それぞれの場合において、4 つの異なる状況間で比較が行われます。 FSMPIF 法が実装されると、シミュレーション プロセスの結果から、バネ上質量の変位と加速度の値が大幅に減少することが実証されました。 これは、新しいアルゴリズムを実装する前後の値を調べることによって決定されました。 最初のケースでは、これらの数値はパッシブ サスペンション システムを使用する自動車と比較して 2.55% の差を超えません。 2 番目のケースでは、これらの数字は合計 12.59% に達していません。 直接的な結果として、自動車の安定性と快適性のレベルが大幅に向上しました。

自動車の快適性と安定性は重要な要素です。 車両の乗員の快適性に影響を与える可能性があります。 適切な乗り心地を保証するサスペンションシステム1。 通常、サスペンション システムは車体と車輪の間にあります。 サスペンション システムより上のコンポーネントは、バネ上質量 (車体) として知られています。 サスペンション システムの下にあるコンポーネントは、バネ下質量 2 と呼ばれます。 サスペンション システムの主なコンポーネントは、ショック ダンパー、レバー アーム (上部または下部レバー アーム)、およびスプリング (コイル スプリング、リーフ スプリング) です3。 特定の研究によると、アンチロールバーはサスペンション システムのコンポーネントでもあります4,5。 他のシステムと比較して、サスペンション システムの構造は比較的複雑です。

Zuraulis et al.6 によれば、凹凸のある路面は自動車の振動の主な原因です。 さらにいくつかの変数も変動に寄与する可能性があります。 ただし、これらの変数の影響は無視できます。 ホイールの振動はサスペンションシステムを介して車体に伝わります。 サスペンション システムはこれらの振動を調整します。 さらに、サスペンションシステムにより振動エネルギーが減少します。 車両の振動を解析する際にはいくつかの要素が考慮されますが、バネ上の変位と加速度の値は重要な要素です。 これら 2 つのマーカーは、はるか以前の研究で利用されてきました 7,8。 車体の変位や加速度はシミュレーションや実験によって求めることができます。 不連続な振動については、最大の車体変位と加速度の値のみを考慮する必要があります。 上記 2 つのパラメータの平均値と最大値は、連続振動に使用できます。 RMS クリティカルでは、平均値 9、10、11 を計算できます。

パッシブサスペンションシステム（機械式サスペンションシステム）の性能が悪い。 これは、かなりの周波数と連続的なボリュームの励起に対する滑らかさの要件を満たしていません。 この代わりに、メカトロニクス サスペンション システム ソリューションを利用する必要があります。 張ら。 空気圧スプリングサスペンションを発表しました12。 このシステムは、完全に自動化された制御システムを備えた気球を利用します。 これらの空気バルーンは、剛性が可変の空気ばねです13。 空気ばねの硬さは、空気バルーン内の圧力を調整することによって変更できます。 これは Geng らによって強調されました 14。 車両に空気圧サスペンションシステムが装備されている場合、乗り心地は良好です。 ただし、このタイプはかなり高価です。 「セミアクティブサスペンションシステム」としてよく説明される従来の吸収体を置き換えるために電磁吸収体を使用することも、Oh et al.15 によって発表された技術です。 Basarganらによると、ダンパー内の電流により、その付近の金属粒子の配置が変化するという。 その結果、減衰剛性は継続的に変化します16。 このタイプはよりシンプルで安価です。 ただし、その有効性は典型的なものです。 自動車の振動をより適切に管理するには、サスペンション システムをアップグレードするために追加のアクチュエータが必要です。 このアプローチに基づいて、アクティブサスペンションシステムが実装されました17。 アクティブサスペンションシステムには油圧アクチュエーターが組み込まれています。 このアクチュエータは、車両の質量に 2 つの側面から力を加えることができます。 その結果、パフォーマンスが向上します。 それにもかかわらず、サスペンションシステムの構造はより複雑になります。 さらに、アクティブ サスペンションはセミアクティブ サスペンション システムよりも高価です。