Une nouvelle approche avec un algorithme de contrôle intégral proportionnel à mode glissant flou réglé par la méthode floue (FSMPIF)

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7327 (2023) Citer cet article

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Les vibrations d'une automobile peuvent être causées par une stimulation provenant de la surface de la route. La modification des valeurs de déplacement et d'accélération de la masse suspendue est utilisée pour évaluer les vibrations de l'automobile. L'utilisation d'un système de suspension active est recommandée afin d'atteindre un niveau accru de confort de conduite. Cet article présente une nouvelle stratégie de régulation du fonctionnement d'un système de suspension active qui a été proposée à l'étude. L'algorithme PI (Proportional Integral), l'algorithme SMC (Sliding Mode Control) et l'algorithme Fuzzy ont servi de base au développement de l'algorithme FSMPIF. Le signal généré par l’algorithme SMC est utilisé comme entrée pour l’algorithme Fuzzy. De plus, les paramètres du contrôleur PI sont modifiés à l'aide d'un autre algorithme Fuzzy. Ces deux méthodes Fuzzy fonctionnent indépendamment l’une de l’autre et dans un cadre totalement distinct l’un de l’autre. Cet algorithme a été créé d’une manière totalement originale et inédite. À l’aide d’une technique de modélisation numérique, les vibrations des automobiles sont étudiées en mettant un accent particulier sur deux situations d’utilisation distinctes. Dans chaque cas, une comparaison est effectuée entre quatre circonstances différentes. Une fois la méthode FSMPIF mise en œuvre, les résultats du processus de simulation ont démontré que les valeurs de déplacement et d'accélération de la masse suspendue sont significativement diminuées. Cela a été déterminé en examinant les valeurs avant et après la mise en œuvre du nouvel algorithme. Dans le premier cas, ces chiffres ne dépassent pas une différence de 2,55% par rapport aux automobiles utilisant des systèmes de suspension passive. Dans le deuxième cas, ces chiffres sont inférieurs à 12,59 % au total. En conséquence directe, la stabilité et le niveau de confort de la voiture ont été considérablement améliorés.

Le confort et la stabilité de l'automobile sont des facteurs cruciaux. Cela peut avoir un impact sur le confort des passagers du véhicule. Le système de suspension garantit un niveau de confort de conduite adéquat1. Généralement, le système de suspension se situe entre la carrosserie du véhicule et la roue. Les composants situés au-dessus d'un système de suspension sont appelés masse suspendue (carrosserie du véhicule). Les composants situés sous un système de suspension sont appelés masses non suspendues2. Les principaux composants d'un système de suspension sont un amortisseur, des bras de levier (bras de levier supérieur ou inférieur) et des ressorts (ressort hélicoïdal, ressort à lames)3. Selon certaines études, la barre anti-roulis serait également un élément du système de suspension4,5. Comparée à d'autres systèmes, la construction du système de suspension est relativement complexe.

Les surfaces routières inégales sont la principale source de vibrations automobiles, selon Zuraulis et al.6. Plusieurs autres variables peuvent également contribuer aux variations. Cependant, l'impact de ces variables est négligeable. Les vibrations des roues sont transférées à la carrosserie via le système de suspension. Le système de suspension va réguler ces vibrations. De plus, le système de suspension diminuera l’énergie vibratoire. Lors de l'analyse des vibrations d'un véhicule, plusieurs facteurs sont pris en compte, mais les valeurs de déplacement et d'accélération de la masse suspendue sont des facteurs essentiels. Ces deux marqueurs ont été utilisés dans des recherches bien antérieures7,8. Le déplacement et l'accélération d'une carrosserie de véhicule peuvent être déterminés par simulation ou expérience. Seules les valeurs de déplacement et d'accélération de la carrosserie du véhicule les plus élevées doivent être prises en compte pour les vibrations discontinues. Les valeurs moyennes et maximales des deux paramètres ci-dessus peuvent être utilisées pour des vibrations continues. RMS critique permet de calculer les valeurs moyennes9,10,11.

Les performances du système de suspension passive (système de suspension mécanique) sont médiocres. Il ne répond pas aux exigences de douceur pour des fréquences importantes et des excitations de volume continues. Au lieu de cela, des solutions de systèmes de suspension mécatroniques devraient être utilisées. Zhang et coll. a présenté la suspension pneumatique à ressorts12. Ce système utilise des ballons avec des systèmes de contrôle entièrement automatisés. Ces ballons pneumatiques sont des ressorts pneumatiques à raideur variable13. La dureté des ressorts pneumatiques peut être modifiée en ajustant la pression à l'intérieur des ballons pneumatiques. Cela a été souligné par Geng et al.14. Lorsqu'un véhicule est équipé d'un système de suspension pneumatique, sa qualité de roulement est bonne. Cependant, ce type est plutôt cher. L'utilisation d'absorbeurs électromagnétiques pour remplacer les absorbeurs traditionnels, souvent décrits comme un « système de suspension semi-actif », est une autre technologie présentée par Oh et al.15. Selon Basargan et al., le courant dans l'amortisseur modifiera la disposition des particules métalliques à proximité. Par conséquent, la rigidité d’amortissement est continuellement variable16. Ce type est plus simple et moins cher. Leur efficacité est cependant typique. Pour mieux gérer les vibrations de l'automobile, un actionneur supplémentaire est nécessaire pour améliorer le système de suspension. Sur la base de cette approche, un système de suspension active a été mis en œuvre17. Le système de suspension active intègre un actionneur hydraulique. Cet actionneur peut appliquer une force sur la masse du véhicule des deux côtés. Par conséquent, ses performances s’amélioreront. Néanmoins, la construction du système de suspension deviendra plus complexe. De plus, une suspension active est plus chère qu’un système de suspension semi-active.