طراحی کنترل کننده بهینه غیرخطی برای سیستم تعلیق فعال خودرو و بررسی تاثیر آن بر برداشت انرژی الکتریکی

یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در استفاده از سیستم‌های تعلیق فعال خودرو، مصرف انرژی خارجی توسط عملگر است. استفاده از سیستم برداشت انرژی یکی از روش‌های جبران مصرف انرژی است که در آن انرژی حاصل از ارتعاشات مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل شده و ذخیره می‌شود. در این مقاله با طراحی یک کنترل‌کننده‌ی بهینه‌ی غیرخطی جدید برای سیستم تعلیق فعال خودرو که قابل تنظیم می‌باشد و در نظر گرفتن سیستم برداشت انرژی، برهمکنش این دو مورد بررسی قرار گرفته‌است. حلقه کنترل فعال وظیفه محاسبه نیروی مورد نیاز برای تحقق عملکرد مکانیکی مطلوب را دارد و مبتنی بر یک الگوریتم کنترل پیش‌بین غیرخطی مقید است. همچنین، شاخص‌های مکانیکی سیستم تعلیق که شامل راحتی سرنشین و حفظ تماس تایر-جاده می‌باشند توسط ضرایب وزنی تعریف شده در حلقه کنترل فعال مدیریت می‌شوند. از طرفی سیستم برداشت انرژی شامل ژنراتور خطی مغناطیس دائم، مدار یکسوساز جریان الکتریکی و منبع ذخیره انرژی ارائه شده‌است. در این مقاله به تاثیر انتخاب ضرایب وزنی حلقه کنترل فعال بر میزان برداشت انرژی پرداخته شده‌است. نتایج شبیه‌سازی‌ها به ازای انواع تحریک جاده نشان می‌دهند که استفاده‌ی درست از حلقه کنترل فعال حاکم بر مساله به همراه سیستم برداشت انرژی، موجب تحقق عملکرد مکانیکی مطلوب توام با برداشت حداکثری انرژی شده و مصرف انرژی سیستم تعلیق فعال کاهش قابل توجهی پیدا می‌کند.

designing an optimal non-linear controller for an active vehicle suspension system and investigating its effect on electrical energy harvesting

one of the most important challenges in using active vehicle suspension systems is the high energy consumption of these types of systems. the use of the energy harvesting system is one of the ways to reduce energy consumption in active suspension. in this paper, by designing a new optimal controller of the vehicle’s active suspension system and the energy harvesting system, their interaction with them has been investigated. the active control loop calculates the required force to realize the desired mechanical performance. the method is based on the constrained nonlinear predictive control algorithm obtained from the continuous model of the system. also, the mechanical indices of the suspension system, including travel comfort and road-holding, are managed by the weight coefficients defined in the active control algorithm. the effect of the weight coefficients on the maximum harvesting of energy, while achieving the desired mechanical performance is another issue that has been addressed in this article. the simulation results for two types of the road show that the proper use of the active control algorithm leads to the realization of the desired mechanical performance along with the maximum harvesting of energy.  also, the external energy consumption of the active control system is significantly reduced.