1

فصل اول

دمهقم

.ميگردد وارد ضربات مختلفي چرخها به جاده، سطح هاي بلندي و پستي و ها ناهمواري روي از خودرو عبور هنگام

و گرديده وارد سرنشينان و اتاق ضربات به اين تمامي باشد، صلب صورت به اتاق و شاسي به چرخها اتصال اگر

سرنشينان آسايش سلب باعث اتاق لرزش اينكه تر همه مهم از .ميشود قطعات سريع فرسودگي و اتاق لرزش باعث

ايجاد همچنين و خودرو عمر افزايش قطعات، فرسايش از جلوگيري بنابراين براي .ميگردد نيز آنها خاطر آزردگي و

ي مجموعه به .گيرد صورت فنربندي سيستم يك توسط بايست مي بدنه به چرخها سرنشينان، اتصال براي راحتي

دارد، برعهده را آنها كردن ميرا سپس و نوسان به آنها تبديل و ضربات جذب وظيفه كه فنربندي سيستم اين

.ميشود گفته تعليق سيستم

راحتي معيار با تعليق سيستم .2پايداري و 1راحتي :دارد وجود اساسي ديدگاه دو تعليق، سيستمهاي تحليل در

چنين اين، بر عالوه .داراست را ميشود حاصل جاده پروفيل تغييرات از كه نيرو 3اغتشاشات حذف قابليت بيشتر،

تامين را بيشتري ضريب با ،4 جاده با تايرها پيوستگي چون اهدافي بهتر، پايداري خصوصيت با تعليقي سيستم

.كند مي ايفا محيطي شرايط به توجه با تعليق سيستم كاربرد و انتخاب در زيادي اهميت مشخصه دو اين .ميكند

حدي در راحتي( و )ايمني مشخصه دو هر كه ميشود طراحي گونهاي به تعليق سيستم مدرن، طراحي در امروزه

بدين .دارند معكوس رابطه يكديگر با معيار دو اين طرفي از .گردد تامين باشد قبول قابل سرنشينان براي كه

از راحتي معيار افزايش با كه حالي در داشت، خواهد همراه به را راحتي كاهش پايداري، ضريب افزايش كه ترتيب

در همواره پارامتر، دو موثر ي بازه در تعليق سيستم طراحي براي طراحان بنابراين .شود مي كاسته خودرو پايداري

ذكر معيار دو بين است اي مصالحه نقطه اين واقعه در .باشند مي باالتر كارائي براي بهينه اي نقطه جستجوي

[1]شود. ايجاد سرنشينان براي مطلوبي راحتي خودرو، براي مطمئن پايداري گرفتن نظر در با كه طوري به شده،

1 Riding 2 Stability 3 Noise 4 Road-Hold

2

سفر در خودرو راحتي

و سرنشين بر آن آشفتگي،تاثيرات منابع ديگر و جاده هاي ناهمواري اثر بر خودرو هاي لرزه با مرتبط سواري خوش

.است خودرو هاي لرزه از سرنشين جداسازي

.گيرند قرار و ارتعاشات لرزشها از اي پهنه معرض در ميتوانند خود مجاز حركتي ي گستره در اي جاده خودروهاي

ي دربرگيرنده سواري ي كلمه .منتقل ميشود سرنشينان به شنوايي و بينايي المسه، حواس طريق از ارتعاشات اين

.گيرد مي قرار صوتي1اغتشاشات ي بازه در شنوايي كه ارتعاشات حالي در است، بينايي و بساوايي هاي برانگيزش

كيفيت و طراحي ي درباره آن به توجه با خريدار كه است هايي شاخص و مهمترين معيارها از يكي ارتعاش مساله

در را مشكل بزرگترين ، بنابراين باشد مي اي سليقه قضاوت اين كه آنجائي از .ميكند خودرو قضاوت ساخت

دقيق فهم .ميكند ايجاد خودرو كيفيت از قيدي عنوان به سواري خوش مقوله با برخورد در مهندسي طراحي

و خودرو لرزشي ديناميك رفتار خودرو، برانگيزش هاي ريشه درك به وابسته خودرو سواري خوش ي مساله

كه است كلي اصولي يافتن خودرو، آسايش لرزشي از هدف . است اعمالي ارتعاشات و سواري از انسان بدن احساس

يك از سرنشين ناراحتي احساس كه كرد كنترل اي به گونه را خودرو سرنشين هاي لرزش بتوان آنها كمك به

نوسانات و 2زني كله حركات سرنشينان، راحتي در گذار تاثير حركات مهمترين .نشود بيشتر مشخص ي اندازه

طرفي از .شود مي لحاظ خودرو مدلسازي در حركت دو اين سفر راحتي تحليل در دليل همين به .باشند مي 3قائم

باال، سرعتهاي كه در طوري به .شود مي تر گسترده خودرو سرعت افزايش با سواري ارتعاشات طيف فركانسي

جمله از شنوايي و المسه انسان، حواس بدن در .شود مي منتقل سرنشين به ارتعاشات از وسيعي گستره تقريبا

كه است حالي در دارد. اين قرار هرتز 0 - 22فركانسي طيف .باشند مي سواري ارتعاشات مهم هاي گيرنده

هرتز 22 – 20000اً حدود فركانس وسيع تري از محدوده ي در انسان شنوايي حس به مربوط صوتي ارتعاشات

ديناميكي، ارتعاشات سواري با فركانس پايين به دليل تحت تاثير قرار سيستمهاي بررسي در بنابراين، .دارد قرار

انواع ديگرارتعاشات توليد شده در خودرو، از اهميت ويژهاي برخوردار است. در نتيجه دادن خوش سواري نسبت به

اكثر رفتارديناميكي ماهيت شناسايي به منجرهرتز، 22بررسي راحتي سفر درمحدوده ي فركانسي پايين تر از

[2مي شود.] مختلف وروديهاي تاثير تحت الستيكي چرخهاي با موتوري وسائل نقليه

1 Noise

2 Pitch

3 Bounce

3

خودروقرارپذيري

تالش ميكنند از شكل ها هاي جاده، چرخ قرارپذيري، شاخص چسبندگي تاير با جاده است. در برخورد با ناهمواري

نمايند، اما ممكن است كه از جاده جد ا شده و درنتيجه سبب كاهش كنترل پذيري خودرو پروفيل جاده پيروي

جاده است، كه هر چه تغييرات آنها كمتر باشد، قرار پذيري گردند. شاخص قرار پذيري، نيروهاي عمودي ميان تاير و

ور و بدنه )جابجايي اوليه سيستم تعليق كه بيانگر جابجايي بيشينه مجاز ميان مح مطلوبتري وجود دارد. قيود سيستم

قرارپذيري جابجايي ميان محور و جاده )جابجايي ثانويه سيستم تعليق ( است ، نمايانگر رفتار و كيفيت تعليق ( و

كه كاهش آن سبب كاهش قرار محور و جاده نشانگر اندازه نيروي ديناميكي تاير است باشد. جابجايي ميان خودرو مي

باشد . خودرو مي جاده ( و در نتيجه كاهش فرمان پذيريپذيري )تماس چرخ و

مسئلهتعريف

پروفيل اتفاقي در حال نامه اتومبيلي با مدل كامل خودرو به صورت نه درجه آزادي، كه بروي جادهاي با در اين پايان

سرنشينان و فاكتورهاي كميت راحتي باشد، در نظر گرفته شده است. در اين تحقيق با توجه به اهميت حركت مي

منظور بهبود راحتي سفر خودرو اجزاي سيستم تعليق و ديگر مرتبط با آن، پاسخ انسان به ارتعاشات بررسي شده و به

سازي اجزاي گردند. در اين راستا از روش الگوريتم زنبور عسل جهت بهينه مي سازي طراحي، بهينه پارامترهاي

باشند. ها شامل سيستم تعليق فعال، نيمه فعال و غيرفعال مي اين سيستم استفاده شده است. هاي تعليق سيستم

اند. سازي هر دو نوع مدل خطي و غيرخطي خودرو بكار گرفته شده درمدل)ايمني و راحتي( در حدي كه شود كه هر دو مشخصه امروزه در طراحي مدرن، سيستم تعليق به گونهاي طراحي مي

گفته شد اين دو معيار با يكديگر رابطه معكوس د، تامين گردد. اما همانگونه كه قبالبراي سرنشينان قابل قبول باش

راحتي به همراه خواهد داشت. همچنين با افزايش معيار راحتي، كه كه افزايش ضريب پايداري، كاهش بطوري دارند،

4

الگوريتم زنبور عسل براي بهبود دو سازي چندهدفه با استفاده از بنابراين از بهينه شود. از پايداري خودرو كاسته مي

معيار مذكوراستفاده شده است.

سيستم، از يك كنترلر و شود. اين نوع سيستم تعليق فعال نمونهاي پيشرفته از سيستم تعليق خودرو محسوب مي

ترل يك عملگر هيدروليكي كه ميان جرم معلق و نامعلق خودرو قرار دارد،تشكيل شده است. بنابراين به منظور كن

خودرو، طراحي بهينه كنترلر فازي صورت پذيرفته است. در مچنين بهبود راحتي سفر و قرارپذيريهارتعاشات و

هيدروليكي در اين سيستم تعليق، استفاده شده است. ضمن از عملگر سرووي موتور

روز باشد، از ارزش بااليي حل هر مسئله علمي بدون ارزيابي آن با واقعيت و عدم اعمال شرايط واقعي، هر چند كه به

مركب، در حين حركت خود همواره تحت تاثير برخوردار نيست. خودرو به عنوان يك سيستم ديناميكي پيچيده و

دستاندازها و زبري سطح جاده، نيروهاي آيروديناميكي، نيروهاي هاي متعددي از جمله نيروهاي ناشي از ورودي

نيروي جاذبه و غيره قرار دارد. به همين دليل مدلسازي جاده در تحليل هنگام توقف، شتابي چه هنگام حركت و چه

بدست رو و خودرو و راحتي سرنشين از اهميت زيادي برخوردار است. با برش طولي از جادههاي اتومبيل ارتعاشات

زدن نيست. قابل تخمين آوردن پروفيل منحني آن، مشاهده ميشود كه مدل رياضي آن با هيچ تابع زماني يا مكاني

استفاده شده است. 2همچنين ورودي دست انداز واقعي جادههاي اتومبيلرو و1در تحقيق انجام شده از مدل طيفي

فرضيات

آزادي، سه درجه آزادي براي مدل خودرو، از مدل كامل خودرو با نه درجه آزادي استفاده شده است. از اين نه درجه

باشد و چهار درجه آزادي مي 2غلتش و 4بدنه، كلهزني 3مربوط به جرم فنربندي شده كه شامل حركت واجهش

ديگر مربوط به نوسانات صندلي راننده و مسافر در راستاي مربوط به حركت تايرها در راستاي قائم و دو درجه آزادي

سختي فنريت، ضريب استهالك نيز در نظر گرفته شده است. از طرفي سرعت برقائم است. در مدلسازي تايرها عالوه

1 Spectrum 2 Bump 3 Bounce 4 Pitch

5 Roll

5

طكاك تايرها با جاده و همچنين ازحثابت در نظر گرفته شده و در نهايت از نيروهاي پسا، باالبر و اص خودرو به صورت

ي مدل و ديگر هندس هاي اوليه مربوط به مشخصات نظر شده است. در ضمن داده ممانهاي حاصلضرب اينرسي صرف

اند. [ استخراج شده4[ و ] 3اجزاي سيستم از مراجع ]

اهداف

كارهايي كه اهداف اختصاصي اين پژوهش را در بر ميگيرد، به شرح زير است:

استفاده از الگوريتم زنبور با سفر راحتي بهبود منظور به غيرفعال و فعال نيمه فعال، تعليق هاي سيستم بهينه سازي •

.راي دو مدل خطي و غيرخطي خودرو بعسل

، به منظور بهبود راحتي خودرو غيرخطي مدل غيرفعال و فعال نيمه تعليق سيستم هاي هدفه چند بهينه سازي •

سفر و قرارپذيري خودرو.

قرارپذيري خودرو.و راحتي سفر بهبود منظور به خودرو ارتعاشات كنترل جهت فازي كنترلر بهينه طراحي •

6

فصل دوم

مروري بر پژوهش هاي پيشين

طوري كه احساس خودرو مي باشد به 1 هدف اصلي مطالعه راحتي سفر ارائه اصول راهنما براي كنترل ارتعاشات

پاسخ انسان به است فهم درستي از ناراحتي سرنشين از يك حد معيني فراتر نرود . جهت ايفاي اين هدف، الزم

سطح داشته باشيم. به همين منظور طي ساليان متمادي ارتعاشات، رفتار ارتعاشي خودرو و مشخصات ناهمواري هاي

شود. صورت گسترده انجام دادند كه در زير به تعدادي از آنها اشاره مي محققان زيادي در اين زمينه مطالعاتي به

پرداختند. تايرها داراي 3 سيستم تعليق مدل خطي خودرو با روش الگوريتم ژنتيكو همكاران، به طراحي بهينه 1 بازآرا

m/s سرعت خودرو در اين شبيه سازي نظر شده است. همچنين خاصيت ارتجاعي بوده و از عامل دمپينگ آن صرف

زني و غلتش عمودي صندلي راننده، شتابهاي زاويهاي كله 4 محققان شتاب آورد شده است. در روند تحقيق اينبر 33

براي سه حالت سيستم تعليق فعال، نيمه فعال و غير 5غيرمعلق تحت دو برآمدگي بدنه، جابجايي تايرها و جرم معلق و

و 33ه ترتيب ب شده است. با مقايسه نتايج سه نوع سيستم تعليق نتيجه شد كه سيستم تعليق فعال و نيمه فعال فعال مقايسه

.بخشد درصد در مقايسه با سيستم تعليق غيرفعال راحتي و آسايش را بهبود مي 53

اتفاقي جاده استفاده ، از الگوريتم ژنتيك براي بهينه سازي سيستم تعليق غيرفعال خودرو تحت اثر تحريكات6ميرزائي

نتايج بدست آمده از اين پژوهش نشان دهنده كاهش شتابهاي قائم و بهبود رفتار ديناميكي خودرو از نظر راحتي نمود.

1. Noise

2. Bouzara

3. Genetics 4. Acceleration

5. Bump

6.mirzaie

7

شده بود.سفر

ديناميكي بارهاي وارده استاتيكي وسازي اثرهاي سازي صندليهاي ماشين مسافربري و شبيه و همكاران، به بهينه 1سيرفت

هاي استاتيكي و ديناميكي اجزاي تشكيل مشخصه بر روي راحتي سرنشينان پرداختند. براي تهيه مدل مناسب صندلي، از

دهنده آن اعم از ساختار و مواد تشكيل دهنده،به منظور كاهش بارهاي وارده به راننده استفاده كردند. همچنين براي

به دو قسمت استاتيكي و ديناميكي تقسيم نمودند. نتايج حاصل كارائي مدلسازي مذكور در صندلي آن را ارزيابي راحتي

.بررسي راحتي صندلي سرنشينان را نشان دادند

مسئله طراحي جوش ي سازي چند هدفه ي زنبور عسل به بهينه و همكاران، با استفاده از الگوريتم بهبود يافته 2قنبرزاده

و NSGAIIي نتايج، مشاهده مقايسه كردند. با مقايسه گيردار( و خرپا پرداختند و نتايج را با نتايج حاصل از)تير يك سر

NSGAتري نسبت به الگوريتم هاي بهينه شد الگوريتم زنبورعسل داراي جواب سازي ژنتيك هاي بهينه ، الگوريتم

.باشد هاي مذكور مي

اساس بر (خودرو چهارم يك مدل) خودرو فعال تعليق سيستم فازي كنترل سازي بهينه به همكاران، و 3منتظري

به نخست فازي كنترلر پارامترهاي تنظيم فرآيند پژوهش اين در .پرداختند منتقله، ارتعاشات به انسان حساسيت

با هدف تابع عنوان به ارتعاشات به انسان حساسيت معيار گرفتن نظر در با هدفه تك سازي بهينه مسئله يك صورت

مصرفي انرژي افزايش طرفي از و سفر راحتي بهبود آمده بدست نتيجه .شد انجام ژنتيك الگوريتم روش از استفاده

هدفه، چند صورت به هدف تابع گرفتن نظر در با محققين اين ادامه در .ميداد نشان را خودرو فعال تعليق سيستم در

بهينه انرژي مصرفي سيستم تعليق فعال و فضاي كاري تعليق بودند به كه توابع هدف شامل حساسيت انسان به ارتعاشات،

1. sireft

2. ghanbarzadeh

3. montazeri

8

كاهش سفر، راحتي كميت بهبود در شده بهينه فازي كنترلر موثر كارايي حاصل نتايج .پرداختند فازي كنترلر سازي

. داد نشان را فعال تعليق سيستم در مصرفي انرژي

دو درجه آزادي، را چهارم خودرو با-و همكاران، استفاده از كنترلر منطق فازي در سيستم تعليق فعال مدل يك 1 يانگ

جهت طراحي يك كنترلر براي جذب آزاد–مورد مطالعه قرار دادند. اين محققين از يك الگوريتم كنترل فازي مدل

آزمايشگاهي بدست آمده مشاهده شدكه خيز تاير تاثير بسزائي در ارتعاشات خودرو استفاده كردند . با توجه به نتا يج

ميباشد. به همين منظور از يك پيشبيني كننده براي تعيين مقدار خيز تاير استفاده كردند. نتايج عملكرد كنترل سيستم دارا

.را نشان داد بدست آمده، بهبود قابل توجهي در عملكرد اين استراتژي كنترل فازي در كنترل ارتعاشات خودرو

به بدنه خودرو را و همكاران، استفاده از سيستم كنترل فعال به منظور كاهش ارتعاشات منتقل شده از چرخ 2اسكات

از تركيب كنترل فيدبك فيلتر شده با تابع براي بهبود راحتي سفر سرنشين مورد بررسي قرار دادند. اين محققين با استفاده

مدل كامل خودرو با هفت درجه آزادي پرداختند. نتايج بدست خودرو، به كنترل ارتعاشاتانتقال جداسازي وروديهاي

.آمده عملكرد باالي كنترل تعليق فعال در بهبود پاسخ ارتعاشي خودرو را نشان داد

مسئله طراحي دادند. آنها و همكاران، اولين كاربرد الگوريتم زنبور عسل را براي بهينه سازي مسائل چند هدفه ارائه 3فام

سازي جوش يك تير را با استفاده از اين تكنيك انجام دادند كه به نتايج بسيارخوبي نسبت به ديگر روشهاي بهينه

.رسيدند

بررسي قرار دادند. در اين و همكاران، اولين كاربرد الگوريتم زنبور عس ل درطراحي بهينه مسائل مكانيكي را مورد 3فام

جوش تير يك سر گيردار و ديگري طراحي فنر اندارد طراحي مكانيكي، يكي مسئله طراحيبررسي روي دو مسئله است

مارپيچي كار كردند. هدف از اين كار محك زدن الگوريتم زنبور عسل در مقابل ساير روش هاي بهينه سازي بود. نتايج

1.yang

2.scot

3.Pham

9

.اين الگوريتم را نشان داد بدست آمده عملكرد باالي

را مورد بررسي چهارم خودرو به وروديهاي گذرا در شرايط مختلف-و همكاران، پاسخ مدل يك 1ها توركاي سمي

استخراج معادالت ارتعاشي و حل در هاي معلق و غير معلق، به قرار دادند. ابتدا با نسبي گرفتن حركتهاي عمودي جرم

نوع مختلف اغتشاش سفيد و اغتشاش رنگي استفاده از دو فضاي حالت پرداختند. در اين پژوهش براي مدل كردن جاده

به صورت چگالي طيفي تواني 2گيري از استاندارد ايزو سطح جاده با بهره شده، به طوري كه معادله ورودي اتفاقي

سازي شده است كه با تغييرات سرعت خودرو، نيروي منتقل شده به اي مدل جاده به گونه بدست آمده است. معادله

ميانگين مربعات يق تغيير پيدا ميكند. ايشان با ترسيم و بدست آوردن نمودار شتاب عمودي بدنه و رسم مجذورتعل سيستم

.به تجزيه و تحليل مشخصات فركانسي پرداختند km/h 131 آن براي سرعت

ننده، عنوان وزن را كيلوگرم به 133و 03و همكاران، به بررسي شتاب براي دو وزن مختلف 3سي پاپالوكوپولوس

بر اساس نتايج مورد بررسي قرار گرفتند. دوم و هفت درجه آزادي-چهارم، يك-پرداختند. در اين پژوهش مدلهاي يك

فركانسي بدن انسان ي هرتز بدست آمده كه با توجه به محدوده 13و 1حدودا بدست آمده فركانس طبيعي راننده

.ميباشدهرتز، مقدار قابل قبولي 1تا 4)شكم( در بازه

1. Semiha tourkai

2.iso

3. See papaloukopolus

11

فصل سوم

روش تحقيق

مسائل حل در زنبورعسل الگوريتم روش سپس .شد خواهد آورده سازي بهينه مورد در مقدمهاي ابتدا فصل اين در

آشنايي براي نهايت در .ميگيرد بررسي قرار مورد مربوطه هاي فلوچارت ارائه با هدفه چند و هدفه تك سازي بهينه

متغيرها بررسي و معرفي به خودرو، قرارپذيري و سفر بهبود راحتي منظور به خودرو تعليق سيستم سازي بهينه شيوه با

.مي شود پرداخته برده شده بكار سازي بهينه معيارهاي و

تشريح بهينه سازي به مسائل مربوط اصطالحات از سري يك تا است الزم سازي بهينه مسئله طرح به پرداختن از قبل

گردد.

معادالت سيستم ارتعاشي خودرو 3-1بدنه، توسط سيستم تعليق همانطور كه ميدانيم خودرو از يك بدنه و چهار چرخ تشكيل شده است. كه ارتباط چرخها با

اند. دمپر به يكديگر متصل گرديدهكه توسط فنر و برقرار ميگردد. يا به عبارتي ديگر، خودرو شامل تعدادي جرم ميباشد

مدل ارتعاشي ميباشد كه بدنه و چرخها، به عنوان جرمها و سيستم تعليق بنابراين از اين ديدگاه، خودرو به عنوان يك

مي نمايد. بدين ترتيب با نوشتن معادالت ديناميكي خودرو و حل نمودن آنها، مي توان خودرو را نقش فنر و دمپر را ايفا

مود.تحليل ن

معادالت خطي شده سيستم ارتعاشي خودرو 3-1-1

آهنگ مومنتم آيند. خودرو بدست مي و با استفاده از روش نيوتن، معادالت خطي حركت با خطي كردن معادالت

ممانهاي حاصلضرب اينرسي برابر صفر باشند ، با بدست ميآيد . با فرض اينكهزير زاويهاي در دستگاه بدنه از رابطه

آيد. بدست ميب مومنتم زاويهاي در دستگاه بدنه مطابق با رابطه آهنگالف بازنويسي رابطه

11

نقاط ) صندلي راننده و مسافر بردارهاي نيروي حاصل از سيستم تعليق كه بر چهار گوشه خودرو و همچنين در محل

a,b,c,d,sp,spp) آيند. بدست ميزير روابط وارد مي شوند، در دستگاه زمين از

معادالت غيرخطي سيستم ارتعاشي خودرو 3-1-2

خودروانجام شده است. براي نزديك كردن مدل به واقعيت، اصالحات زير بر روي مدل ارتعاشي

در نظر گرفتن اعضاي سيستم تعليق و مدل تاير، به صورت غيرخطي.

جاده سطح از تاير جداسازي براي خطي غير معادالت كردن لحاظ.

فنر به آساني فشرده تعليق، فنر و دمپر به صورت موازي بسته ميشوند در هنگام فشردگي فنر، كمك در سيستم

تر فنر، روغن از سوراخ هاي درشت ميشود، اما هنگام كشيدگي فنر، به كندي باز ميشود. هنگام فشردگي كمك

بازگشت روغن از سوراخ هاي هنگام كشيدگي جابجا ميشود بنابراين به سادگي فشرده ميشود، اما در 1دريچه

مقاوم شده و همچنين نيروي مكانيكي فنر را به انرژي حرارتي كوچكتر انجام ميگيرد كه سبب باال رفتن نيروي

12

استفاده زير تاثير گذاري تغيير ضريب دمپينگ در حالت كشش و فشار از رابطه روغن تبديل ميكند. بنابراين براي

مي شود .

13

14

15

چگالي طيف تواني 3-2

صورت يك تابع بر حسب چگالي طيف قدرت به نوعي در برگيرنده انرژي سيستم ميباشد . اين ساختار، انرژي را به

در اند. انرژي قابل توجهي به خود اختصاص داده فركانس ارائه ميدهد. بنابراين قادر به شناسايي فركانسهايي است كه

بينهايت فركانس موجود، تنها رفتار سيستم، طيف وسيعي از فركانسها نهفته شده است . ازبررسي ارتعاشات اتفاقي در

برخوردارند، زيرا اين فركانسها سهم بيشتري در رفتار سيستم فركانسهايي كه داراي انرژي غالب هستند از اهميت بيشتري

ني استفاده ميگردد. مزيت چنين تابعي نسبت چنين فركانسهايي، از تابع چگالي طيف توا ايفا ميكنند. براي مشخص كردن

ميباشند. همچنين با تبديل فوريه اين است كه به علت داشتن بعد انرژي، فركانسهاي غالب به وضوح قابل شناسايي به

آسانتر ميگردد. تابع چگالي طيف تواني به مثبت نشان دادن كليه فركانسها توسط اين تابع، مقايسه آنها نسبت به هم

در اين پايان نامه براي محاسبه.گردد تابع همبستگي حاصل مي نشان داده مي شود و از تبديل فوريه psd ر بااختصا

استفاده شده است. سيستم از نرمافزار متلب خروجي هاي

بردار طراحي

فرآيند در متغيرهايي صورت به آنها از برخي كه شود مي بيان ها كميت از اي مجموعه با مهندسي سيستم هر

معلوم پارامترهاي هستند، ثابت مقدار داراي مسأله از خارج در كه معيني هاي كميت .شوند مي ظاهر گيري تصميم

يا طراحي متغيرهاي و ميكنند رفتار طراحي فرآيند در متغيرهايي، صورت به ديگر هاي كميت ي همه .دارند نام

به طراحي متغيرهاي ي مجموعه .ميدهند نشان xi (i=1,2,…,n) با را متغيرها اين .شوند مي ناميده تصميم

.شوند مي ارائهx=[x1 x2 x3 x4 … xn]T طراحي بردار صورت

16

قيدهاي طراحي

هاي ويژگي بايد متغيرها اين بلكه كرد، انتخاب دلخواه به را طراحي متغيرهاي نميتوان عملي، مسائل از بسياري در

برآورده قبول، مورد طرح يك تهيه منظور به بايد كه را قيدهايي .كنند برآورده را نيازمنديها ديگر و مشخص عملي

يا رفتاري قيدهاي ميكنند، ارائه سيستم كار و رفتار در را محدوديتي كه قيدهايي .گويند طراحي قيدهاي شوند،

قيدهاي ميكنند، ارائه طراحي متغيرهاي براي را فيزيكي محدوديت كه قيدهايي همچنين .ميشوند ناميده عملي

.ميشوند ناميده هندسي

هدف تابع

فقط طراحي نوع اين .دهند مي ياري كافي يا قبول قابل طرح يك يافتن در را ما معمول، طراحي روشهاي

مورد جواب يك بودن قبول قابل تنها عموما ليكن .ميكنند برآورده را مسئله نيازمنديهاي ديگر و عملي نيازمنديهاي

بايد بنابراين .باشد مي موجود قبول قابل هاي طرح بين از طرح بهترين انتخاب سازي بهينه از هدف و نيست نظر

نسبت طرح، كه معياري چنين .شود تعيين آنها بهترين انتخاب و مختلف قبول قابل هاي طرح مقايسه براي معياري

تابع يا و وضعيت تابع معيار، تابع را آن و ميكنند بيان طراحي متغيرهاي از تابعي صورت به را شود مي بهينه آن به

.نامند مي هدف

2331 معيار راحتي مطابق استاندارد بين المللي ايزو

و صنايع توصيه شده است. اين دستور العمل براي ارزيابي محيطهاي ارتعاشي مربوط به خودروهاي سيستم حمل و نقل

كلي بدن انسان، سه نوع حد مشخص به شرح زير ارتعاشيهرتز براي تحمل 13تا 1اين دستور العمل در بازه فركانسي

معرفي كرده است:

نبايد از آن فراتر رفت. حدهاي حالت عادي كه به تامين ايمني و سالمتي مربوط است و بدون توجيه خاصي خودروهاي جادهاي حدهاي خستگي و كاهش مهارت، كه به تامين مهارت حرفهاي در كارهايي نظير رانندگي

راكتور است.و يا ت اموري مانند خواندن، حدهاي كاهش راحتي، مربوط است به حفظ آسايش مثال در خودروهاي مسافربري شامل

نوشتن و خوردن است.

17

isoتوسط حدهاي ارتعاشي كلي بدن در مورد خستگي يا كاهش مهارت، در جهت قائم توصيه شده

سازي بهينه مسئله يك بيان 3-2

يك برابر fتابع ماكزيمم از مقدار يك .ميگردد تشريح زير صورت به كلي، حالت در سازي بهينه مسئله يك بيان

.گرفت نظر در زير فرم به توان مي را سازي بهينه مسائل تمام بنابراين .باشد مي f– تابع از مينيمم مقدار

( ،3-4معادله ) تساوي، در قيود ها cj(x)(،2-4) ها توابع هدف، در معادله fi(x) (،1-4معادله) در جائيكه در

hk(x)( ،4-4) معادله در و نامساوي قيود هاx از ستوني بردارn كلمه .متغير )بردار طراحي( ميباشندminimize به

باشد، يك رابر i ( اگر1-4معادله ) در .كنيم مينيمم طور همزمان به را هدف توابع ميخواهيم كه است معنا اين

نظر مد مسئله قيود و محدوديتها تحت هدف تابع يك كردن بهينه تنها كه هدفه مينامند، تك را سازي بهينه مسئله

به جاي مسائل اين در .مينامند هدفه چند را سازي بهينه مسئله باشد 2 مساوي يا بزرگتر iكه ، در صورتي .ميباشد

18

طور به كه دارند وجود بهينه هاي جواب از اي مجموعه كند، بهينه را توابع از يكي فقط كه بهينه جواب يك داشتن

.ميكنند بهينه را هدف توابع تمام همزمان

عسل زنبور الگوريتم

بار اولين كه است مسائل بهينه سازي حل براي جمعي دسته هوشمند جستجوي الگوريتم يك عسل، زنبور الگوريتم

طبيعت در عسل زنبور گروههاي غذاي جستجويرفتار سازي شبيه الگوريتم اين .يافت توسعه 2335 سال در

از بيدليل تقليدي و تصادفي ساده جستجوگر يك را آن نتوانيم كه سبب ميشود روش اين خاص ويژگيهاي .ميباشد

.مي شود داده شرح زير صورت به الگوريتم مراحل در ادامه، .بدانيم طبيعت

.ميشود شروع جستجو، فضاي در اكتشاف زنبور n دادن قرار با ابتدا در الگوريتم (1شان به مربوط به محلهاي ديده شده توسط زنبورهاي اكتشاف بعداز برگشت 1ي دوم شايستگي در مرحله (2

كندو ارزيابي ميشود. مكان ديده شده انتخاب ميگردد. n ن برتر، ازمكا m تعداد (3

سپس از بين m ،زنبور انتخاب شدهe .تا از بهترين زنبور ها انتخاب مي شوند انتخاب ميگردد. ngh ها به اندازهي يك همسايگي جستجو براي هر يك از ناحيه (4

بنابراين در اين مرحله، يك همسايگي به طول ngh كردن مشخص ميشود كه براي به روز m زنبور

رود. ي قبل، به كار مي شناسايي شده در مرحله ي همسايگي، حل بهتري نسبت به جواب اوليه وجود داشته باشد. ممكن است كه در ناحيه

ها. هاي انتخاب شده و ارزيابي شايستگي هر يك از مكان توليد زنبورهاي جديد براي ناحيه (5 تعداد nep زنبور به صورت تصادفي براي قرار گرفتن بر روي e شد. مكان انتخاب خواهد هاي باقي مانده براي مكان (m-e)، تعداد nsp خواهد شد. زنبور به صورت تصادفي انتخاب

گزينيم. اين زنبورها برمي ها، بهترين زنبور مربوط به آن را براي شكل دهي نسل بعدي در هر يك از همسايگي (6

جستجو، بايد در الگوريتم اعمال شود. هاي مورد در طبيعت وجود ندارد، ولي براي كاهش تعداد مكاني حلقه شمارنده باقي مانده، به صورت تصادفي از فضاي جستجو حاصل ميشوند.زنبورهاي توليد نسل جديد (0

توقف حلقه برآورده گردد. تكرار ميشوند، تا زماني كه معيارهاي 0تا 2در حال كاهش است و مراحل ،معيار پايان تعداد تكرار حلقهimax .است

خالصه بيان شده است.به طور (1-3) فلوچارت مراحل اصلي الگوريتم زنبور عسل در شكل

19

فلوچارت پيشنهادشده براي الگوريتم پايه زنبور عسل : 1-3شكل

سازي مسائل چند هدفه با استفاده از الگوريتم زنبور عسل بهينه 3-3

هدفه چند مسائل كردن بهينه براي بيشتري تمايل بنابراين هستند، هدف تابع چند شامل مهندسي طراحي مسائل اكثر

توابع خطي تركيب از عبارتند كه دارد وجود هدف تابع چند با مسائل سازي بهينه براي روش دو .دارد وجود

به هدف توابع كردن بهينه ديگر، روش .ميباشد مختلف وزن ضرايب توسط برآيند هدف تابع يك تشكيل و هدف

حلهاي تمام اينكه اول دارد، وجود هدفه يك به هدفه چند مسائل تبديل براي مشكل دو .ميباشد همزمان صورت

21

بهينه در .نميآيد بدست مناسبي برآيند تابع وزن، ضرايب بودن نامناسب صورت در اينكه دوم نميآيند، بدست مساله

مشخص پاريتو نمودار صورت به جوابها از مجموعهاي جواب، يك آوردن بدست جاي به هدفه چند سازي

توضيح داده شده جعامر در آنها بيشتر جزئيات كه دارد وجود مسائل گونه اين حل براي مختلفي روشهاي .ميشوند

است.

بهينه پاريتو 3-3-1

شرايطي چنين در .شوند بهينه همزمان بصورت بايد هدف تابع چندين هدف، تابع يك جاي به هدفه چند مسائل در

مفهوم .ميشود گفته پاريتو بهينه هاي جواب آنها به كه بود خواهد بهينه جواب يك از بيش داراي مسئله معموال

يك بهينه پاريتو است اگر براي هر كه است تشريح قابل صورت اين به پاريتو بهينه

داشته باشيم:i={1,2, … , k} ديگر عضو دامنه مجاز و

بهينه پاريتو است اگر هيچ يك x*تابع هدف است. به عبارت ديگر تعداد k تعداد متغير فضاي تصميم و n كه در آن

توابع هدف، حداقل يك تابع هدف را بدتر ديگري وجود نداشته باشد كه به ازاي بهبود بخشيدن برخي از x بردار

عسل براي حل نكند. جوابهاي بهينه پارتو تحت عنوان جوابهاي مغلوب نيز شناخته ميشوند. مراحل اصلي الگوريتم زنبور

.نمايش داده شده است( 2-3) طور خالصه توسط فلوچارت در شكل سازي چند هدفه به مسائل بهينه

21

فلوچارت الگوريتم زنبور عسل براي حل مسائل چند هدفه: 2-3شكل

22

سازي مسأله با استفاده از الگوريتم زنبور عسل بهينه 3-4

براي سه حالت مختلف كه در زير آمده است، تشريح ميگردد.سازي مساله ي بهينه در اين بخش،نحوه

راحتي بهبود منظور به فعال و نيمه فعال غيرفعال، تعليق سيستم نوع سه براي خودرو، غيرخطي و خطي مدل بهينه سازي .1 .سفر

و سفر بهبود راحتي منظور به نيمه فعال و غيرفعال تعليق سيستم نوع دو براي خودرو غيرخطي مدل هدفه چند بهينه سازي .2 .خودرو قرارپذيري

.خودرو قرارپذيري و سفر بهبود راحتي منظور به خودرو غيرخطي مدل ارتعاشات كنترل براي فازي كنترلر بهينه سازي .3

يكسان ميباشند و از مهمترين خصوصيات شايان ذكر است كه مشخصههاي الستيكهاي عقب و جلو در خودرو

105533[n/m] ضريب دمپينگ وجرم آنها بوده كه مقاديرشان به ترتيب الستيكهاي مذكور ضريب سختي،[،N.s/m]133 [،Kg] 35 وزن جلو، متعلقات و عقب الستيك هاي جرم جايگذاري براي مسئله، نويسي برنامه درمي باشند.البته

مي kg 13و kg63 برابر ترتيب به مذكور هاي جرم مجموع در كه است شده گرفته نظر در قسمت هر به مربوط سيستم تعليق

باشند.

فاصهله محهور جلهو تها مركهز ثقهل مربوط بهه mm 113 بوده كه از اين مقدار mm 2033 فاصله بين محورهاي عقب و جلو

است. kg 1463 معادل خودرو ميباشد. همچنين وزن خودرو با احتساب جرم سيستم تعليق

سازي مدل خطي و غيرخطي خودرو بهينه 3-4-1

و همچنين محل صندلي سازي، بدست آوردن پارامترهاي مناسب فنر، استهالك سيستم تعليق، صندلي هدف از بهينه

سازي كه مجموعهي آنها بردار طراحي را متغيرهاي بهينه.راننده و مسافر، با استفاده از روش الگوريتم زنبور عسل ميباشد

زيرتعريف ميشوند.تعليق، به صورت دهند براي سه نوع سيستم تشكيل مي

23

سيستم تعليق غيرفعال (1 خطي مدل

مدل غيرخطي

فعال و فعال سيستم تعليق نيمه (2 مدل خطي

غيرخطيمدل

ضهرايب ميرايهي و sf, c sfk،ترتيب ضهرايب ميرايهي و سهختي فنهر صهندلي راننهده و مسهافر به sp, c spk،در جائيكه

موقعيت صهندلي راننهده y, r xr،ايب ميرايي و سختي فنر تعليق عقبضر sr, c srk،سختي فنر تعليق جلو

تعليق فعال و نيمه فعهال بهه ترتيهب در هاي ضرايب سيستم sp, g 22, g 11g نسبت به مركز جرم خودرو و

{بهه ترتيهب ضهرايب sr ,t,C sr , pC}و{sf ,t,Csf , p C} جلو، عقب و صندليها را نشهان ميدهنهد. همچنهين

و بسته شدن دمپرها ميباشند. دمپينگ تعليق جلو و عقب خودرو بوده كه مربوط به حالتهاي باز

تابع معيار تك هدفه مسافر راننده، قائم خطي شتابهاي مربعات ميانگين مجذور صورت به معيار تابع خودرو، سفر راحتي بهبود منظور به

فرم به مشخص وزني ضرايب از استفاده با كه بدنه، كلهزني و غلتش زاويهاي شتابهاي همچنين و خودرو بدنه و

.است شده گرفته نظر در زير ي رابطه با مطابق هدفه تك تابع يك

را نشان ميدهند. هاي بكار برده شده در انتگرال ضرايب وزني براي هم مقياس كردن كميت ها ip باال در روابط ،

24

قيود طراحيفازي بين حركت عمودي هاي جاده قرار ميگيرد، اختالف با توجه به اين كه ابتدا چرخ جلوي خودرو روي ناهمواري

و تخريب راحتي سفر ميشود. همچنين، به اصالح باعث حركت پيچ محور عقب و جلو وجود دارد كه در صورت عدم

ها، سختي فنريت بدنه براي عبور خودرو از روي ناهمواري منظور افزايش فاكتور قرار پذيري و كاهش حركت پيچ

در نظر گرفته ميشود. زير مركز جرم خودرو مطابق با رابطه تعليق جلو كمتر از تعليق عقب نسبت به

سهختي و عقهب، به ترتيب فاصله مركز جرم خودرو از محور جلهو flو i=left,right ،rlفوق،در رابطه

باشهند. همچنهين از آنجها كهه سيسهتم تعليهق جلهو و مهي خودرو عقب و جلو در ترتيب به تعليق سيستم معادل استاتيكي

زير مي رسيم. به رابطهفوق بنابراين با بازنويسي رابطهباشند مي عقب در طرفين )سمت چپ و راست( يكسان

ورت زير بيان ميشوند.به ص سازي براي سه نوع سيستم تعليق غيرفعال، نيمه فعال و فعال به طور كلي، طرح مساله بهينه

25

سازي چند هدفه مدل غيرخطي خودرو بهينه 3-5

سيستم تعليق غيرفعال و نيمه فعال هدفه مدل غيرخطي خودرو براي دو نوعسازي چند در اين قسمت به طرح مساله بهينه

ميشود. به منظور بهبود راحتي سفر و قرارپذيري خودرو پرداخته

توابع معيار

براي راحتي سفر از معيار مجذور ميانگين مربعات شتابهاي خطي صندلي راننده و مسافر وهمچنين شتابهاي خطهي و زاويهه استفاده ميشود.زير به صورت رابطهاي بدنه خودرو

هاي تعليق و سرعت سيستم هاي نسبي همچنين به منظور قرارپذيري خودرو از معيار مجذور ميانگين مربعات جابجايي

شده است.زير استفاده چرخها در محور جلو و عقب خودرو مطابق با رابطه

را نشان ميدهند. همچنين ها هاي بكار برده شده در انتگرال ها ضرايب وزني براي هم مقياس كردن كميت pi،در جائيكه

قيودي براي متغيرهاي طراحي اعضاي سيستم تعليق هاي فيزيكي و مهندسي مسئله، حدود و براي لحاظ كردن محدوديت

در نظر گرفته شده است.هاي فوق به ترتيب مطابق رابطه

26

نيمه فعال به صورت زير بيان مي سازي چند هدفه براي دو نوع سيستم تعليق غيرفعال و كلي، طرح مساله بهينهبه طور

شوند.

سازي كنترلر فازي براي كنترل ارتعاشات مدل غيرخطي خودرو بهينه 3-3

بهينهسازي كنترلر فازي براي در اين قسمت به باشد. مي با توجه به اينكه ورودي به خودرو ناشي از ناهمواريهاي جاده

بهبود راحتي سفر و قرارپذيري خودرو پرداخته ميشود. كنترل ارتعاشات مدل غيرخطي خودرو به منظور

ها و خروجي كنترلر فازي ورودي سازي( مربوط به سازي كنترلر فازي، بردارهاي طراحي )متغيرهاي بهينه به منظور بهينه

ميدان حركت تعليق( با متغيرهاي) error ورودي نمونه بردار طراحي مربوط به شوند. براي به صورت زير تعيين مي

x1 … x12 همين منوال براي ورودي تعيين ميگردد. به d- err (متغيرهاي ،)سرعت حركت ميدان تعليق x13…x24 و

41 ميشوند. كه جمعا شاملحاصل x25…x48 جابجايي شير عملگر هيدروليكي(، متغيرهاي) u همچنين براي خروجي

حاصل ميشود.زير سازي كنترلر فازي از رابطه بهينه بنابراين بردار طراحي مربوط به سازي ميباشند. متغير بهينه

27

سازي ورودي ) ميدان حركت تعليق( كنترلر فازي متغيرهاي بهينه: 3-3شكل

سازي كنترلر فازي تابع معيار مربوط به بهينه

مربعات شتابهاي خطي قائم بهبود راحتي سفر و قرار پذيري خودرو، تابع معيار به صورت مجذور ميانگينبه منظور

هاي تعليق هاي نسبي سيستم همچنين جابجايي زني بدنه و هاي زاويهاي غلتش و كله راننده، مسافر و بدنه خودرو و شتاب

تفاده از ضرايب وزني مشخص، به فرم يك تابع تك باشد كه با اس و سرعت چرخها در محورهاي جلو و عقب خودرومي

آيد. بدست ميزير مطابق با رابطه هدفه

28

قيود طراحي

ههاي سهازي بها مجموعهه متغيرهاي بهينه متغير ميباشد، محدوديتهاي 41بردار طراحي مربوط به طراحي كنترلر فازي شامل

c1,c2,c3 محدوديت ميباشد 41شده است كه شامل نشان دادهزير مطابق با روابط.

سازي كنترلر فازي به صورت زير بيان ميشود. به طور كلي، طرح مساله بهينه

29

چهارمفصل

شبيه سازي

و شدند. خطي و غيرخطي خودرو استخراج در فصل سوم روابط و معادالت حاكم بر رفتار ارتعاشي سيستم براي دو مدل

چند هدفه به منظور بهبود راحتي سفر و قرارپذيري خودرو و همچنين طراحي و سازي تك هدفه به طرح مسئله بهينه نيز

ارائه مي پرداخته شده است. در اين فصل نتايج استخراج شده براي بهبود راحتي سفر و قرارپذيري خودرو كنترلر فازي

شود.

سازي مدل خطي خودرو بهينه 4-1

فعال و فعال پرداخته خودرو براي سه نوع سيستم تعليق غيرفعال، نيمهسازي مدل خطي در اين قسمت به بهينه

ميشود.

سازي سيستم تعليق غيرفعال بهينه 4-1-1

بررسي قرار ميگيرد. سازي مدل خطي خودرو با سيستم تعليق غير فعال، در زير مورد بحث و نتايج حاصل از بهينه

31

خودرو در جادههاي مختلفبررسي اثر سرعت برروي راحتي سفر 4-1-1-1

نهوع پروفيهل جهاده را مجذور ميانگين مربعات شتاب )راننده+مسافر( بر حسهب سهرعت خهودرو، بهروي سهه ( 1-4شكل)

شهتاب )راننده+مسهافر( زيهاد ميگهردد كهه سهبب rms،نشان ميدهد. همانطور كه مشاهده ميشود با افزايش سرعت خودرو

كاهش كيفيت راحتي ميشود.

شتاب )راننده + مسافر( بر حسب سرعت خودرو براي سيستم تعليق غيرفعال rms : (1-4شكل)

ههر سهطح كيفيهت راحتهي، نشان ميدهد. متناسب با 2631-1 سطح كيفيت راحتي سفر را مطابق استاندارد ايزو 1-4جدول

هندسي هر بازه به عنهوان معهرف آن از ميانگين شتابهاي عمودي لحاظ شده است كه در اين پژوهش rms يك بازهاي از

سطح كيفيت راحتي استفاده شده است.

31

2631-1 سطحهاي كيفيت راحتي نسبت به ارتعاشات مطابق استاندارد ايزو: 1-4جدول

بروي سه نوع پروفيل جهاده را نشهان شتابهاي راننده و مسافر بر حسب سرعت خودرو rmsبه ترتيب 3-4و 2-4 شكلهاي

سهبب كهه ميگردنهد زيهاد مسهافر و راننهده خودرو شتابهاي rms همانطور كه مشاهده ميشود با افزايش سرعتميدهند.

كهه اسهت، آمهده بدسهت بيشهتر راننده از مسافر شتاب rmsمقدار هم طرفي از .راحتي ميشوند كيفيت سطح كاهش

.ميباشد جلو به نسبت خودرو عقب قسمت به راحتي كيفيت بودن بر حساس دليل

شتاب راننده بر حسب سرعت خودرو براي سيستم تعليق غيرفعال Rms : 2-4شكل

32

و 2-4شكل هاي در واقع در نظر گرفته شود خط چين "كننده ناراحت كمي" حال اگر سطح كيفيت راحتي از نوع

rmsمقدار حداكثر اين كه .ميدهند نشان شتابهاي عمودي براي اين سطح از كيفيت راحتي را rms حداكثر 4-3

كه برابر 2631-1 سطح از كيفيت راحتي مطابق استاندارد ايزواين به مربوط بازه هندسي ميانگين از عمودي، شتاب

بدست جاده مختلف هاي بروي پروفيل را خودرو سرعت حداكثر ميتوان بنابراين باشد، بدست آمده است. مي 445/3

.بماند باقي خود مطلوب حد در راحتي كيفيت كه سطح بنحوي آورد

شتاب مسافر بر حسب سرعت خودرو براي سيستم تعليق غيرفعال rms: 3-4شكل

غيرفعال نوع از تعليق سيستم كه حالتي براي مسافر و راننده براي آمده بدست بهينه هاي سرعت 2-4در جدول

.است شده داده نشان باشد،

33

مسافر وجود ندارد و اين و راننده براي بررسي مورد بازهي در سرعت محدوديت cنوع براي جاده 2-4مطابق جدول

" ساعت، سطح كيفيت راحتي راننده و مسافر يعني كيلومتر بر 03بدين معني است كه خودرو با داشتن سرعت باالتر از

راحتي حد مجاز سرعت خودرو براي اينكه سطح كيفيت d براي جاده نوع محفوظ باقي ميماند. "كمي ناراحت كننده

براي كيلومتر بر ساعت باشد. همچنين 41و 56حفظ شود به ترتيب بايد برابر با "كمي ناراحت كننده " راننده و مسافر

كيلومتر بر 13كمتر از كيلومتر بر ساعت و براي مسافر بايستي 14حد مجاز سرعت خودرو براي راننده E جاده نوع

ساعت باشد.

مشخص سرعت با و خاص جاده نوع يك روي بر بهينه سازي 4-1-1-2

سازي سيستم تعليق در يك جاده خاص و با سرعت مشخص،متغيرهاي طراحي به گونهاي بهينه در اين قسمت با بهينه

هاي مختلف و با سرعتهاي متفاوت نتايج قابل بتوان بروي جاده ميشوند كه، با استفاده از اين متغيرهاي بهينه بدست آمده

سازي سيستم سازي در هر نوع جاده و سرعت خودرو بدست آورد. به همين منظور، بهينه بهينه التهايقبولي نسبت به ح

كيلومتر بر ساعت انجام شده است. 02و با سرعت D تعليق بر روي جاده نوع

34

cشتاب )راننده+مسافر( بر حسب سرعت براي جاده نوع : 4-4شكل

سازي بر روي جاده بهينه شتاب )راننده+مسافر( حاصل از RMSبهينه نتايج خطچين خطوط6-4و 4-4در شكل هاي

شتاب RMS نتايج بهينه بدست آمده براي كيلومتر بر ساعت ميباشند. همچنين خطوط توپر 02و با سرعت D نوع

ميتوان سيستم مشاهده ميشود كه 6-4تا 4-4 )راننده+مسافر( در هر نوع جاده و سرعت را نشان مي دهند. مطابق شكلهاي

سازي در يك جاده خاص و با سرعت مشخص بتوان با استفاده از طراحي بهينه كرد كه با بهينه تعليق را به گونهاي

مشخص، سطح كيفيت هاي مختلف و با سرعتهاي متفاوت البته در يك بازه متغيرهاي بهينه بدست آمده، بر روي جاده

راحتي قابل قبولي بدست آورد.

35

Dشتاب )راننده+مسافر( بر حسب سرعت براي جاده نوع : 5-4شكل

Eشتاب )راننده+مسافر( بر حسب سرعت براي جاده نوع : 6-4شكل

غيرفعال نوع از سيستم تعليق كه حالتي براي مسافر و راننده براي آمده بدست بهينه سرعتهاي 3-4در جدول

ساعت بر كيلومتر 72 سرعت با و Dنوع جاده روي بر بهينه سازي اساس بر بهينه، متغيرهاي همچنين و باشد

.است شده داده نشان باشند، شده حاصل

36

سازي سيستم تعليق به منظور راحتي سفر بررسي متغيرهاي بهينه 4-1-2 هاي مختلف را نشان جاده ضرايب سختي فنر سيستم تعليق جلو و عقب خودرو بر حسب سرعت، براي 0-4شكل

2-3 ضرايب به ابتداي بازههاي مربوطه كه در جدول كه مشاهده ميشود به منظور بهبود راحتي سفر اينميدهند. همانطور

بايست از فنرهاي تر مي نتيجه را گرفت كه براي داشتن راحتي سفر مطلوب آمده است، ميل كردهاند. بنابراين ميتوان اين

.تري استفاده شود نرم

ليق جلو و عقب خودرو بر حسب سرعتضرايب سختي فنر سيستم تع: 0-4شكل

ههاي سهرعت، بهراي جهاده به ترتيب ضرايب ميرايي سيستم تعليق جلو و عقهب خهودرو بهر حسهب 0-4و 1-4شكل هاي

راحتي سفر با افزايش سرعت، ضرايب ميرايي كهاهش مختلف را نشان ميدهند. همانطور كه مشاهده ميشود به منظور بهبود

كنند. پيدا مي

37

مختلف جادههاي براي سرعت حسب بر خودرو جلو تعليق سيستم ميرايي ضريب: 1-4شكل

مختلف جادههاي براي سرعت حسب بر خودرو عقب تعليق سيستم ميرايي ضريب: 0-4شكل

فعال نيمه تعليق سيستم سازي بهينه 4-1-3

بحث و بررسي قرار ميگيرد. خطي خودرو موردسازي سيستم تعليق نيمه فعال مدل در اين قسمت نتايج حاصل از بهينه

38

مختلف هاي جاده در خودرو سفر راحتي برروي سرعت اثر بررسي 4-1-3-1

هاي راننده و مسافر بر حسب سرعت خوودرو،بروي سوه نووع پروفيول شتاب rmsبه ترتيب 11-4و 10-4شكل هاي

زيواد مسوافر و راننوده هواي شوتاب rmsخوودرو جاده را نشان ميدهند. همانطور كه مشاهده ميشود با افزايش سرعتشتاب مسافر از راننوده بيشوتر بدسوت rms شوند. از طرفي هم، مقدار مي راحتي كيفيت سطح كاهش سبب كه ميگردند

بودن كيفيت راحتي به قسمت عقب خودرو نسبت به جلوو ميباشود. همچنوين مقودار آمده است، كه دليل بر حساس

فعوال راننده و مسافر حاصل شده از سيستم تعليق نيمه فعال نسبت به سيسوتم تعليوق غيورشتابهاي rms ميانگين

راحتي ( داشتند. درصد كاهش )بهبود سطح كيفيت %7/40و %9/40به ترتيب (D مثال براي جاده نوع)

فعال نيمه تعليق سيستم براي خودرو سرعت حسب بر راننده شتاب rms: 13-4شكل

39

شتاب مسافر بر حسب سرعت خودرو براي سيستم تعليق نيمه فعال rms: 11-4شكل

هاي بهينه بدست آمده براي راننده و مسافر براي حالتي كه سيستم تعليق از نوع نيمه فعال باشد، سرعت 4-4در جدول

نشان داده شده است.

ي موورد بررسوي محودوده مسوافر درمحدوديت سرعت براي راننوده و D و c براي جادههاي نوع 4-4 مطابق جدول

كيلومتر بر ساعت، سطح كيفيوت راحتوي 90وجود ندارد و اين بدين معني است كه خودرو با داشتن سرعت باالتر از

حود مجواز سورعت E ميماند. همچنين براي جواده نووع محفوظ باقي "كمي ناراحت كننده " راننده و مسافر يعني

41

34حفظ شود به ترتيب بايد برابور بوا "كمي ناراحت كننده " راننده و مسافر يخودرو براي اينكه سطح كيفيت راحت

باشد. كيلومتر بر ساعت 22و

سازي بر روي يك نوع جاده خاص و با سرعت مشخص بهينه 4-1-3-2

در يك سازي نيمه فعال را به گونهاي طراحي بهينه كرد كه با بهينه تعليق سيستم ميتوان ميشود مشاهده كه همانطور

مشخص بتوان با استفاده از متغيرهاي بهينه بدست آمده، بر روي جادههاي مختلف و با جاده خاص و با سرعت

متفاوت البته در يك بازه مشخص، سطح كيفيت راحتي قابل قبولي بدست آورد. سرعتهاي

cنوع جاده براي سرعت حسب مسافر(بر+)راننده شتاب rms: 12-4شكل

41

فعال تعليق سيستم سازي بهينه 4-1-4

شود. مي سازي سيستم تعليق فعال مدل خطي خودرو بررسي در اين قسمت نتايج حاصل از بهينه

شتابهاي )راننده+مسافر( براي rms گيري كلي از مدلهاي خطي و غيرخطي خودرو، مقدار ميانگين ه منظور نتيجهب

همانطور كه مشاهده ميشود مقدار ميانگين غيرفعال آورده شده است.سه نوع سيستم تعليق فعال، نيمه فعال و

rms ميباشند. شتابهاي )راننده+مسافر( براي مدل غيرخطي خودرو نسبت به مدل خطي داراي مقدار كمتري

غيرفعال به ترتيب داراي همچنين با توجه به اين نمودارها نتيجه گرفته ميشود سيستم تعليق فعال، نيمه فعال و

عملكرد بهتري نسبت به دو نوع سيستم تعليق باشند. لذا سيستم تعليق فعال داراي شتاب مي rms مترين مقدارك

باشد. ديگر مي

42

43

نوسانات درجات آزادي مربوط به سيستم تعليق غيرفعال و نيمه فعال: 16-4شكل

و نيمه فعال ميدان حركت تعليق براي دو نوع سيستم تعليق غيرفعال: 10-4شكل

44

: درصد عملكرد سيستم تعليق نيمه فعا ل و غيرفعال بهينه نسبت به سيستم تعليق غيرفعال بهينه نشده11-4شكل

45

46

پنجم فصل

نتيجه گيري و ارائه پيشنهادات

خطي خودرو جهت خطي و غير سازي سيستمهاي تعليق غيرفعال، نيمه فعال و فعال براي دو مدل در اين پژوهش به بهينه

پروفيلهاي مختلف جاده براي تحليل راحتي سفر مورد بهبود راحتي سفر پرداخته شد. سپس اثر سرعت خودرو برروي

.كنترلر فازي بهينه، جهت كنترل ارتعاشات خودرو پرداخته ميشود بررسي قرار گرفت. در ادامه به طراحي

يجه گيريتن 5-1

تر، نياز به مطلوب براي شتاب مسافر و راننده جهت داشتن راحتي سفربا توجه به نمودارهاي بدست آمده (1

تامين شوند. استفاده از فنرهاي تعليق نرمتري ميباشد. تا جاييكه قيدهاي مسئله ميرايي سفر،ضرايب راحتي بهبود منظور به جاده مختلف هاي پروفيل روي بر خودرو سرعت افزايش با (2

.ميل ميكنند تري پايين مقادير سمت به خودرو عقب و جلو تعليق هاي سيستم خودرو، مشاهده مي مطابق با نمودارهاي مجذور ميانگين مربعات شتاب )راننده+مسافر( بر حسب سرعت (3

هاي وارده به سرنشينان شتاب rmsهاي مختلف جاده، شود كه با افزايش سرعت خودرو بر روي پروفيل

يابد. افزايش ميميباشد، كه نشان وارده به مسافر نسبت به راننده داراي مقدار بيشتريمجذور ميانگين مربعات شتاب (4

جلوي آن ميباشد. دهندهي حساسيت راحتي سرنشين به قسمت عقب خودرو نسبت بهمشخص ميتوان با توجه به نتايج حاصل از بهينهسازي سيستم تعليق بر روي يك جاده خاص و با سرعت (2

مختلف و با سرعتهاي متفاوت البته بهينه كرد كه بر روي جادههايسيستمهاي تعليق را به گونهاي طراحي

قابل قبولي بدست آورد. در يك بازه مشخص از سرعت، سطح كيفيت راحتي

47

غيرخطي خودرو نسبت به مدل خطي داراي مقدار شتاب )راننده+مسافر( براي مدل rmsمقدار ميانگين (6

باشد. كمتري ميشتابهاي راننده و rms شود با افزايش سرعت خودرو سطح مشاهده ميبه استناد از نتايج بدست آمده، (7

شتاب مسافر بر حسب فركانس، بيشتر rms مسافر بر حسب فركانس، افزايش پيدا ميكنند. همچنين مقادير

شتابهاي سه نوع سيستم تعليق فعال، نيمه فعال و rms ي از راننده بدست آمده است. عالوه بر اين، كليه

حاصل شده است. ISO 2h استاندارد تر از سطحغيرفعال كمغيرفعال بهينه شده نتيجه ميشود كه سيستمهاي تعليق نيمه فعال و 21-4و 12-4 هاي با توجه به شكل (2

شتابهاي وارده به صندلي سرنشينان و سازي چند هدفه( داراي كارائي بيشتري در كاهش )بر اساس بهينه

سيستم غيرفعال بهينه نشده ميباشند. نسبت بههمچنين بهبود قرارپذيري خودرو هاي شده داراي عملكرد مطلوبتري در كاهش شتاب نتيجه ميشود كه سيستم فعال با كنترلر فازي بهينه (9

همچنين بهبود قرارپذيري خودرو نسبت به سيستم فعال با كنترلر فازي و وارده به صندلي سرنشينان و

باشد. غيرفعال مي سيستم

48

پيشنهادات جهت ادامه كار 5-2

.ي تحقيق در اين زمينه، پيشنهادات زير ارائه ميگردد به منظور ادامه

سفر، خوشراحتي بهبود منظور به خودرو تعليق سيستم پارامترهاي و مكانيزم چندهدفي بهينه سازي

فرماني و پايداري خودرو به طور همزمان.

ارتعاشي مدل در آن اعمال و جديد عملگرها و الكترومغناطيسي گيرهاي لرزه رياضي مدلسازي

خودرو به منظور بررسي راحتي سفر و قرارپذيري خودرو.

مركز تا جلو و عقب محورهاي فواصل خودرو، ي بدنه جرم قبيل از خودرو پارامترهاي اثر بررسي

.سفر خودرو ي خودرو در راحتي جرم خودرو، تغيير ارتفاع مركز جرم بدنه

صندلي عرضي شتابهاي كردن لحاظ همچنين و بيشتر آزادي درجات با خودرو مدل از استفاده

تر راحتي سفر. سرنشينان به منظور بررسي دقيق

49

مراجع

[1 ] Mailat, F., Donesco, S., Chiroiu, V., 2004," On the Automotive Semi-active

Suspension, House of the Romanian Academy," V.5, N. 1.

[2 ] Thomas D.G., 1992, "Fundamental of Vehicle Dynamic," Society of Automotive Engineers, Inc, 1992, pp. 125-189 .

[3 ] Bouazara, M., Richard, M.J., 2006, "Safety and Comfort Analysis of a 3-D vehicle Model with Optimal Non_linear Active Seat Suspension," Journal of Terramechanics Vol.43, pp.97-118

[۴ ] Zhu, Q., Ishitobi, M., 2006, "Chaotic Vibration of a Nonlinear Full-vehicle Model," International Journal of Solids and Structures Vol. 43, pp. 747–759.

[۵ ] Bouazara, M., Richard, M.J., 2001, "an Optimization Method Designed to Improve 3-D Vehicle Comfort and Road Holding Capability through the Use of Active and Semi-active Suspension," Journal of Terramechanics Vol. 20, pp.509-520.

ك براي بهينه سازي سيستم تعليق غيرفعال خودرو تحت اثر تحريكات استفاده از الگوريتم ژنتي"، 1315ميرزائي، م.، [6]

چهاردهمين كنفرانس ساالنه مهندسي مكانيك. "اتفاقي جاده

[٧ ] Sun, L., Ximing, C., Yang, J., 2007, "Genetic Algorithm-based Optimum Vehicle Suspension Design using Minimum Dynamic Pavement Load as a Design Criterion," Journal of Sound and Vibration Vol. 301, pp. 18–27.

[٨ ] Sun, L., 2002, "Optimum Design of Road-Friendly vehicle Suspension Systems Supjected to Rough Pavement Surfaces," Applied Mathematical Modeling vol. 26, pp. 635-652.

[٩ ] Siefert, A., Pankoke, S., Wolfel, H.P., 2008, "Virtual Optimisation of Car Passenger Seats: Simulation of Static and Dynamic Effects on Drivers’ Seating Comfort," International Journal of Industrial Ergonomics, vol.38, pp. 410–424.

51

[1٩ ] Montazeri, M., Soleymani, M., 2008, "Genetic Optimization of a Fuzzy Active Suspension System based on Human Sensitivity to the Transmitted Vibrations", Proc. IMechE Vol. 222 Part D: J. Automobile Engineering.

[2٢ ] Yung, J.Y., Von, W., 2005, "on Non-linear Stochastic Dynamics of Quarter Car Models," J. of Non-linear Mechanics, Vol 39, pp. 753-765.

[21 ] Wong, J.Y., 1993, "Theory of Ground Vehicles," Second Edition, John Wiley and Song, pp. 348-394.

[22 ] Newland, D.E., 1993, "an Introduction to Random Vibration , Spectral and Wavelet Analysis," John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, pp. 145-237.

[23 ] Von, W., 2004, "on Non-linear Stochastic Dynamics of Quarter Car Models", J. of Non-linear Mechanics, Vol 39, pp. 753-765.

[۴2 ] Charles, L.Ph., John, M.P., 1995, "Signals Systems and Transforms, " First edition, Prentice-Hall Inc, pp. 215-320 .

[۵2 ] Athanasios, P., Pillia, S.U., 2002, "Random Vibration and Stochastic Processes," Fourth Edition, Mc Graw-Hill, pp. 243-371. 492-629.

[۶2 ] Maculary, M.A., 1963, "Measurement of Road Surfaces," in G.H. Tidbury, Ed,. Advances in Automobile Engineering, part I. Oxford, England: Pergamon Press.

[2٧ ] Deusen Van, B.D., 1968, "Analytical Techniques for Design Riding Quality into Automotive Vehicles, " SAE Transactions, vol. 76, paper 670021.

[2٨ ] Wong, J.Y., 1972, "Effect of Vibration on the Performance of Off-Road Vehicles," Journal of Terramechanics, vol. 8, No. 4.

[2٩ ] Frolov, K.V., Furman, F.A., 1990, "Applied Theory of Vibration Isolation Systems, " Hemisphere Publishing Corporation, pp. 45-98.

، چاپ پنجم، انتشارات موسسه علمي و فرهنگي نص."مهندسي كنترل/ كاتسو هيكو اوگاتا ", 1316[ دياني، م، 33]

51

Islamic Azad University of Majlesi

School of Engineering

Department of Mechatronics Engineering

Provided for graduate seminar

Title:

Vehicle suspension system optimization for ride comfort using the bees

Algorithm

By:

Omid kiani

Supervised By:

Dr Amir Hossain Zaeri

Autumn 2013