از مهمترين نیازهای روزافزون سیستم های تعلیق دينامیکی، ايمنی و بازده بالا بوده که اين نیازهای طراحی خصوصاً در هنگام طراحی خودروهای جديد در صنعت خودروسازی مورد توجه است. در اين مقاله با در نظر گرفتن مدل يک چهارم خودرو بر مبنای يک رويکرد بهینه سازی چند هدفه کنترل کننده فیدبک حالت طراحی شده است. به همین منظور در ابتدا يک مدل خطی برای سیستم تعلیق فعال در نظر گرفته و با استفاده از يک رويکرد ترکیبی مقاوم بهینه کنترل کننده طراحی شده است. اين روش طراحی کنترل مقاوم خطی H₂ و H را به يک مساله بهینه سازی تبديل میکند. روش اصلی مورد بحث در اين تحقیق روش بهینه سازی ازدحام ذرات چندهدفه ( MOPSO ) است. الگوريتم PSO خود از شبیه سازی رفتار اجتماعی يک گروه از پرندگان در يافتن غذا الهام گرفته شده است. نتايج نشان داد که در حالت طراحی کنترل کننده برای مدل خطی، کنترلر طراحی شده توسط هر دو بهینه ساز MOPSO و NSGA-II عملکردی تقريبا يکسان داشتند. با اين حال کنترلر طراحی شده توسط MOPSO اندکی مقاومتر از ديگری است. در اين حالت به صورت همزمان کاهش حداکثری شتاب بدنه (متناسب با راحتی سرنشین) و تغییر شکل تاير (متناسب با امنیت سرنشین) و از طرف ديگر کاهش توان مصرفی در نظر گرفته میشود. همچنین نتايج نشان داد که در شرايط کاملا برابر رويکرد بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر الگوريتم ازدحام ذرات ( MOPSO ) از رويکرد بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر الگوريتم ژنتیک ( NSGA-II )، از لحاظ صرف انرژی اندکی مناسبتر عمل می کند.

مقدمه

   از مهمترين نیازهای روزافزون سیستمهای تعلیق دينامیکی، ايمنی و بازده بالا بوده که اين نیازهای طراحی خصوصاً در هنگام طراحی خودروهای جديد در صنعت خودروسازی مورد توجه است. بعلاوه، سازگاری با محیطزيست و سهولت رانندگی عامل های مهمی هستند که خريداران خودرو در هنگام خريد به آنها توجه می کنند. برای تأمین اين خواسته های مشتريان، توسعه و بهبود سیستم های تعلیق مکانیکی و سیستمهای پر بازده و کم مصرف کمک راننده در خودرو مورد نیاز است.
   در قرن شانزدهم تلاشی در حل مشکل انتقال بد همه نیرو از دست انداز به گاری و واگن ها انجام گرديد. آنها توسط چهار کیسه چرمیپر از باد که به چهار ستون شاسی متصل بودند، بدنه گاری را (که شبیه به يک میز وارونه بود) معلق نمودند، و چون بدنه گاری از شاسی معلق بود، سیستم، به عنوان يک "سیستم تعلیق" شناخته شد – اصطلاحی که امروزه نیز به انواع راه حل ها اطلاق میشود. سیستم "بدنه معلق"، يک نظام فنری کامل نبود، ولی چرخ ها و بدنه را قادر میساخت تا به صورت آزاد حرکت کنند. فنرهای نیمه بیضوی، که با نام "فنرهای گاری" نیز شناخته می شوند، به سرعت جايگزين تعلیق کیسه های چرمی شدند. فنرهای نیمه بیضوی به صورت عموم یدر انواع واگن ها، گاری ها و... استفاده میشدند. اغلب، هم بر روی اکسل عقب و هم بر روی اکسل جلو به کار میرفتند. هرچند، اين سیستم باعث به وجود آمدن موج رو به جلو و عقب میشد و مرکز ثقل بسیار بالايی داشت. با ورود و ازدياد خودروهای موتوری، سیستم های فنری متفاوت و موثرتری گسترش يافتند که سواری را بر سرنشینان راحت تر میکردند که امروزه گونه های متفاوتی از آن ها در خودروها مورد استفاده قرار گرفته است.
   در سال 2008 تحقیقی با رويکرد روش های هوشمند بکار گرفته شده در اين زمینه صورت گرفته است. در کنترل يک سیستم تعلیق الکترومغناطیس نوين با پهنای باند بالا برای خودرويی با چهارچرخ ارائه شده است. در اين پژوهش کنترل کننده ی پیشنهادشده از روش H استفاده شده است و بیشتر بر روی مفاهیم عیب يابی متمرکز بوده است. در يک راهکار بر اساس الگوريتم هوشمند تکاملی برای طراحی مقاوم سیستمهای کنترلی پیشنهادشده است. الگوريتم تکاملی با استفاده از روش طراحی H برای انجام جستجوی چندهدفه در مسئله بهینه سازی
استفاده شده است. در يک ايزوله کننده ی الکترومغناطیسی بدون تماس با استفاده از نیروی مغناطیس دائم غیرفعال و کنترل نیروی لورنتس فعال برای جبران سازی نیروی وزن يک جرم طراحی شده است. نتايج نشان می دهد که کنترل غیرمتمرکز، میزان جفت شدگی بیشتری میان متغیرهای حالت ناشی از درجه های آزادی سیستم نسبت به حالت کنترل متمرکز دارد. در نیز مفهوم کنترل غیرخطی مود لغزشی و خطی سازی بازخورد برای يک سیستم تعلیق الکترومغناطیسی فعال (که يک سیستم غیرخطی است ) پیشنهادشده است. نتايج اين تحقیق نشان از کیفیت بالای رديابی و همچنین مقاوم بودن کنترلر نسبت به نامعینی های موجود دارد. در سال 1999 میلادی دايملر ای جی 4 اولین سیستم تعلیق فعال
خودروی کنترلپذير را به نام کنترل فعال بدنه خودرو ارائه نمود که در نمونه های مختلف خودروهای تولیدی شرکت مرسدس بنز با موفقیت استفاده شده است. همچنین هم اکنون نیز بهبود اين سیستمها مورد توجه جامعه مهندسی قرار دارد. به طور کلی سیستم های تعلیق خودرو را میتوان به سیستمهای فعال، نیمه فعال و غیرفعال دسته بندی نمود. سیستم های تعلیق غیرفعال خودرو، انواع ترکیب های مختلف فنر و میراکننده و يا ضربه گیر را شامل شده و به طور قابل قبولی خودرو را از ناهمواري های جاده و لرزش و نوسانات اغتشاشی مبرا می کند. اما برخی محدوديتهای فیزيکی در زمان مطالعات بهینه سازی سیستم های تعلیق غیرفعال بروز می نمايند و بدين دلیل سیستم های تعلیق غیرفعال همیشه بین راحتی سرنشینان، پايداری دينامیکی خودرو و سهولت رانندگی مصالحه می نمايد. در سیستم های تعلیق فعال از محرک های کنترل شده الکترونیکی برای فراهم نمودن بازدهی بالا استفاده می شود شکل(1). بسته به چگونگی ساختار و نحوه ی کنترل سیستم، میزان انرژی مصرفی متغیر است. بدين دلیل نوع کنترلکنندهی اعمال شده به سیستم تعلیق مغناطیسی فعال خودرو بسیار مهم بوده و پژوهش دربارهی انتخاب کنترل کننده مناسب برای اين سیستم حیاتی خودرو، الزامی است.

شکل( 1 ) يک سیستم تعلیق فعال برای مدل يک چهارم خودرو

   سیستم متداول دربرگیرنده اجزای فنر و میراکننده، نمی توانند بصورت دينامیکی تنظیم شوند. به همین علت طراحان برای تأمین رانندگی راحت تر به سیستم تعلیق نرم نگاه می کنند بر خلاف آنکه برای قابلیت کنترل خودرو نیاز به سیستم تعلیق سفت تر می باشد. بدلیل اينکه مصالحه بین اين دو پارامتر مهم مشکل می باشد، طراحی بر اساس نوع خودرو و کاربرد آن صورت می گیرد. بدون يک نظام مداخله کننده، همه انرژی عمودی چرخ، به شاسی که در همان جهت در حال حرکت است انتقال می يابد. در چنین شرايطی، ممکن است که چرخ ها به طور کامل ازجاده جدا شده و سپس تحت نیروی جاذبه، مجدداً با سطح جاده برخورد کنند. آنچه که مورد نیاز است، سیستمیاست که انرژی چرخ را (که دارای شتاب عمودی است) در حال عبور از دستانداز، جذب کرده و به شاسی و بدنه اجازه دهد تا به راحتی حرکت کنند.