Haszonjárművek biztonságkritikus szabályzása osztott tapadású felületen
A járműszabályzás terén mind a sávtartás, mind az oldalirányú stabilitás biztosítása kiemelkedő mérnöki feladat, hiszen ezek nem megfelelő szabályzása balesethez vezethet. Az utóbbinál a mérnöki életben haszonjárművek esetén tipikusan kihívásokkal teli jelenség az osztott tapadású, másnéven aszimmetrikus súrlódási tényezőjű felületen történő fékezés (μ-split fékezés). Ennek oka az, hogy a haszongépjárművek felfüggesztésének kialakítása eltér a személygépjárművekétől. Feltételezve, hogy az ABS működésének köszönhetően minden kerék akár a saját felületén elérhető legnagyobb fékerővel fékez, az eltérő súrlódási viszonyok hatására a fékezőerőkülönbségből perdítőnyomaték jelenik meg, amely stabilitásvesztést eredményezhet [1]. Ez pedig rendkívül balesetveszélyes, mivel a sofőr akár el is veszítheti a jármű feletti irányítást. A mérési eredmények alapján a μ-split fékezés okozta stabilitásvesztéskor a jármű függőleges tengely körüli szögsebessége (yaw rate) és az oldalkúszási szöge kritikus mértékben megnőhet. Ezt alapvetően el lehet kerülni, ha nem engedjük, hogy a jármű két oldala eltérő erővel fékezzen – tehát ha mindkét oldal az alacsonyabb tapadású oldal fékerejével fékez – ez azonban drasztikusan megnövekedett fékúttal jár együtt.
A megoldás a két felvázolt kimenetel között rejlik: bizonyos yaw rate és oldalkúszási szög megengedhető, amelyhez a sofőr hozzá tud szokni, és amelyre megfelelően képes reagálni. Erre a problémára kiválóan alkalmazható a jelenleg még gyermekcipőben járó biztonságkritikus szabályzás [2]. Az ugyanis éppen olyan beavatkozás megtervezésére nyújt lehetőséget, amely a dinamikai rendszer adott állapotváltozóit a fázistér számunkra biztonságosnak vélt térrészén tartja, ezáltal korlátok közé szorítja a korábban említett változókat .
Mindennek megvalósításához elengedhetetlen a mechanikai modellalkotás. Ehhez négy kerékre kiterjesztett biciklimodellt használtam fel [3], illetve a sofőrt egy késéssel terhelt, arányos visszacsatolású szabályzással láttam el. Dolgozatomban arra keresem a választ, hogy miként lehetséges a fent vázolt szabályzási módszerrel csupán a fékezőerőkbe történő beavatkozással, az előre meghatározott határokon belül tartani az általam kulcsfontosságúnak tartott két dinamikai jellemzőt. Ugyanakkor, ennek különböző sofőrök esetén és az ABS funkcióval együttműködve is biztosítania kell a jármű biztonságát a kiperdüléssel szemben.
Irodalom:
1. Ahn, C., B. Kim, and M. Lee. "Modeling and control of an anti-lock brake and steering system for cooperative control on split-mu surfaces." International Journal of Automotive Technology 13.4 (2012): 571-581.
2. Ames, Aaron D., et al. "Control barrier function based quadratic programs for safety critical systems." IEEE Transactions on Automatic Control 62.8 (2016): 3861-3876.
3. Jazar, Reza N. Vehicle dynamics. Vol. 1. New York: Springer, 2008.
szerző
-
Gácsi László
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kiss Ádám
tudományos segédmunkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék
