بناء جهاز اختبار مقعد السائق مع دراسة محاكاة للتحكم التربيعي الخطي

رسالة ماجستير

اسم الباحث : نور عباس حسين

اسم المشرف : أ.د. عماد قاسم حسين + م.د. علي إبراهيم الزغيبي

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : الهندسة الميكانيكية - ميكانيك تطبيقي

سنة نشر البحث : 2022

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

هناك اهتمام متزايد بتطوير نظام تعليق مقعد سائق المركبة الثقيلة لتقليل الاهتزازات المنقولة إلى جسم السائق. تحدث هذه الاهتزازات بسبب اثارة الطريق وتؤثر على كفاءة السائق وأدائه وصحته. لقد كان إنشاء وتطوير نظام تعليق مقعد السائق أمرًا حيويًا في السنوات الماضية، والذي حظي باهتمام كبير من قبل الباحثين والشركات للحصول على مزيد من الراحة والسلامة أثناء الركوب.
لذلك، في هذه الأطروحة تم تصميم وبناء مقعد اختبار بنظام تعليق سلبي من خلال إنشاء وتجميع الأجزاء باستخدام بعض النماذج المعتمدة عالميًا. ومن ثم تم إجراء تحليل لنظام تعليق المقعد السلبي. كذلك تم إجراء مقارنة بين المحاكاة والنتائج التجريبية للتحقق من فعالية جهاز الاختبار. وجد أن جهاز اختبار مقعد السائق المصنع نشط ومناسب ومنخفض التكلفة.
للحصول على صورة كاملة لأداء جهاز اختبار المقعد، تم اقتراح دراسة وتحليل نظام المقعد النشط من خلال تصميم جهاز تحكم( LQR منظم رباعي خطي) ومعرفة ما إذا كان التحسين في راحة الركوب الذي يحدث عن طريق تقليل الاهتزاز العمودي المنقول إلى المقعد. تم استخدام بيئة MATLAB / Simulink المختارة للمحاكاة للتحقق من أداء تصميم وحدة التحكم LQR . تم إجراء تحليل لنموذج جهاز اختبار مقعد السائق بمعادلة ذات درجتين من الحرية 2DOF. اظهرت نتائج المحاكاة أن وحدة التحكم LQR قوية ومناسبة ولديها إمكانية أفضل لتقليل التسارع الرأسي بنطاق تقريبي يبلغ 83٪ وتحقيق راحة الركوب، بتكلفة منخفضة لهذا النظام؛ عن طريق النظر في القيمة المثلى لمصفوفة وزن الإدخال R ومصفوفة وزن الحالة Q، الذين أثروا على إجراء التحكم.

Construction of Driver’s Seat Test Rig with Simulation Study of Linear Quadratic Control

There is an increasing concern to enhance the heavy-duty vehicle driver’s seat suspension system to reduce the vibration transmitted to the driver’s body. These vibrations are caused by the road condition and affect the driver’s efficiency, performance, and health. Establishing and developing a driver’s seat suspension system has been vital in the last years, which has great attention from researchers and companies to gain more ride comfort and ride safety.
Hence, this thesis has designed and built up a passive test rig seat by creating and assembling the parts with adopted some globally applicable models. An analysis of a passive seat suspension system was carried out. A comparison between the simulation and experimental results was achieved to check the validation of the test rig. It was found that the driver’s seat test rig manufactured is active, suitable, and low cost.
To complete a full picture of the seat test rig, it is suggested to study and analysis an active seat system through designing a Linear Quadratic Regulator LQR controller and see whether how much the enhancement in the ride comfortably and road handling happen via reducing the vertical vibration transmitted to the seat pan through dropping the vertical seat pan acceleration. MATLAB/Simulink environments chosen for simulation works to check the performance of LQR controller design. Analysis of the driver’s seat test rig model with a two degree of freedom was performed. The simulation results show that the LQR controller is robust, suitable, and has a better potential to reduce the vertical acceleration by an approximated range of 83% and achieve ride comfort, with low cost for this system; by means of considering an optimal value for control input weight matrix R and state weight matrix Q, they affected the control action. LQR controller within considering the control cost.