بررسی بهینه سازی مسیر حرکت خودرو با استفاده از روش حساب تغییرات

در این پژوهش، سینماتیک حرکت خودرو در مسیرهای مستقیم و معکوس مدل سازی شد. در سینماتیک مستقیم، با مستقل فرض کردن ورودی فرمان و سرعت دوران چرخها، موقعیت خودرو در مختصات اصلی به دست آمد. در سینماتیک معکوس، با مستقل فرض کردن موقعیت خودرو، زاویه فرمان و سرعت دورانی چرخها به دست آمد. سپس، با استفاده از معادلات حرکت نیوتن، به مدل سازی دینامیک خودرو پرداختیم. برای این منظور از مدل دو چرخه استفاده گردید؛ و معادلات حرکت خودرو در شکل فضای حالت (State Space) نوشته شد. برای مدل سازی چرخ و لاستیک از فرمول جادویی پژکا کمک گرفتیم. سپس در بخش کنترل، به مدل سازی یک واپایشگر پیشخور به روش CTM پرداختیم. در این واپایشگر با استفاده از دینامیک معکوس خودرو، به استخراج ورودی های مطلوب برای طی کردن یک مسیر دلخواه پرداختیم؛ و از آن برای کنترل معادله دینامیک مستقیم خودرو که به عنوان سیستم مورد کنترل در نظر گرفته شده است، استفاده کردیم. در نهایت با استفاده از روش حساب تغییرات به مدل سازی یک واپایشگر بهینه مسیر مستقیم برای حرکت خودرو در اتوبان پرداختیم و مسیر بهینه برای سبقت گرفتن از یک خودرو طراحی شد. در این روش با در نظر گرفتن یک تابع هزینه و تشکیل تابع همیلتونین به کمینه سازی آن در طی زمان حرکت پرداختیم. برای حل این مسئله از یک روش حل معادلات شرط مرزی استفاده کردیم؛ و در بین دو مرز مشخص، مسیر بهینه به دست آمد. بعد با تقسیم مسیر بهینه سبقت به سه قطعه مجزا، مسیر بهینه در هر قطعه محاسبه شد. در آخر با استفاده از نرمافزار MATLAB به شبیه سازی تمام معادلات استخراج شده پرداختیم و نمودارهای مربوطه رسم گردید. مسیر طراحی شده توسط واپایشگر بهینه به روش حساب تغییرات کاملا هموار بوده و تمامی مقادیر سرعت و زاویه فرمان در بازه معقولی قرار دارند؛ که نتایج حاصله را قابل قبول مینماید.

کلیدواژه ها:

خودرو ، بهینه سازی ، حرکت ، حساب