شناسایی مدل نیروی تایر بر پایه داده های دستگاه آزمایش مقیاس شده جدید به‌منظور طراحی کنترل کننده‌ی غیر خطی لغزش طولی

در این مقاله به شناسایی مدل‌های مناسبی از نیروهای اصطکاک طولی تایر به صورت آزمایشگاهی پرداخته می‌شود . بدین منظور یک وسیله آزمایشگاهی در مقیاس کوچک ساخته شده که در آن یک چرخ کوچک با یک دیسک دوار سنگین درگیر است و نیروهای اصطکاکی بین چرخ و دیسک برحسب لغزش اندازه گیری می‌شوند. در شناسایی مدل‌ها، از سرعت زاویه ای، لغزش و نیروی عمودی به عنوان ورودی و از نیروهای طولی که توسط سنسورها اندازه گیری می‌شوند به عنوان خروجی استفاده می‌شود. داده‌های تجربی مورد نیاز برای شناسایی به وسیله سنسورهای نیرو و جابه جایی زاوی های جمع آوری شده و پارامترهای مربوط به مدل نیروها با روش حداقل مربعات غیرخطی محاسبه می‌شوند. مدل‌های شناسایی شده با داده‌های آزمایشگاهی دیگری که در شناسایی استفاده نشده‌اند، ارزیابی می‌شوند.  نتایج نشان می‌دهد که مدل‌های شناسایی شده ، خروجی دستگاه را بخوبی ردیابی می‌کند که در این میان، به ترتیب مدل‌های مبتنی بر مدل‌های داگوف، فیالا و شبه خطی کمترین میزان خطا را داراند. به عنوان یک نتیجه ی کاربردی، دینامیک غیرخطی دستگاه که شامل مدل نیروی شناسائی شده، مشخصات ابعادی و گشتاورهای ترمزی در مکانیزم واقعی است، شبیه سازی شده و در ادامه عملکرد سیستم ترمز ضدقفل با طراحی یک کنترل کننده‌ی غیرخطی مبتنی بر مدل مذکور بررسی می‌شود.

Identification of Tire Force Model Using Experimental Data of a New Scaled Test Rig for Design of Nonlinear Slip Controller

In this paper, three models for tire friction force are identified using experimental data of scaled test rig. In this setup, a scaled tire is forced to be in contact with a high inertia disk and the friction force between the tire and disk is measured in terms of the slip during braking. For identification of the models, tire’s rotational speed, tire’s slip and tire’s normal force are used as the inputs and the tire’s longitudinal force is considered as the output. The experimental data required for identification are collected by force and rotational displacement sensors. By using the measured data, the parameters of tire friction force models are calculated using nonlinear least square method. The identified models are evaluated by data not used in the identification process. The results show that the identified models follow the system outputs with acceptable errors. Among the identified models, the Dugoff model has the better accuracy compared with the Fiala and semilinear models. As an application, a nonlinear dynamic model of the setup including the identified friction force model is employed to design a nonlinear controller for antilock braking system.