سیستم تعلیق خودرو به دلیل اینکه بدنه خودرو بر آن سوار می شود و نیروهای وارده از طرف جاده را به بدنه منتقل می کند، تاثیر بسزایی در راحتی سفر و فرمانپذیری خودرو دارد[1]. در این رابطه سیستم های تعلیق فعال جهت بهبود همزمان راحتی سفر و فرمانپذیری خودرو مطرح شده اند[2]. در سیستم های تعلیق فعال، بسته به شرایط عملکردی نیروی مطلوب محاسبه و با استفاده از عملگرهایی جهت کاهش ارتعاشات خودرو اعمال می گردد.

اغلب روش های طراحی کنترلر سیستم تعلیق فعال بر پایه استراتژی های کنترل بهینه استوار هستند. در سیستم تعلیق فعال، بازای مقادیر شتاب جرم معلق، بار تایر و جابجایی تعلیق بهینه می شوند. علی رغم بهینه یابی آنها، پارامترهای کنترلر بازای تغییر وضعیت جاده لزوما بهینه باقی نخواهند ماند. بدین منظور، روش کنترل فازی به عنوان روش کنترل جایگزین در مقایسه با کنترل بهینه به وسیله محققان مورد توجه قرار گرفت. یک نکته مهم در طراحی کنترل فازی سیستم تعلیق فعال، تعیین قواعد کنترل و توابع عضویت می باشد تا سیستم عملکرد رضایت بخشی داشته باشد. قواعد کنترل وتوابع عضویت در ابتدا به وسیله دانش و تجربه طراح ایجاد می شوند لکن برای تنظیم نهایی آنها نیاز به فرآیند بهینه یابی می باشد[3]. بدین منظور می توان از الگوریتم ژنتیک برای بهینه کردن پارامترهای کنترلر فازی همچون متغیرهای ورودی، توابع عضویت و قواعد کنترلر فازی استفاده نمود [4]. کر یک روش الگوریتم ژنتیک برای طراحی کنترلرهای منطق فازی معرفی کرد[5,6]. در سالهای اخیر مطالعاتی در این زمینه صورت گرفته است. در مقاله ی ارائه شده توسط منتظری و همکارانش [7] برای بهینه سازی کنترلر فازی سیستم تعلیق فعال از ورودی جاده سرعت ثابت استفاده شده است.

همانطور که اشاره گردید شبیه سازی راحتی سفر خودرو به طور معمول بر اساس تحلیل حوزه ی فرکانس با فرض ثابت بودن سرعت خودرو است. اما در شرایط واقعی ترافیک (رانندگی) سرعت خودرو متناوباً تغییر می کند. این تغییرات سرعت روی فرکانس اغتشاشات وارده از طرف جاده به بدن انسان و در نتیجه روی راحتی سفر خودرو تاثیرگذار است. منتظری و همکارانش [8] نشان داده اند که شرایط رانندگی مختلف روی شاخص راحتی سفر تاثیرگذار است. لکن تاکنون بهینه یابی کنترلر سیستم تعلیق فعال با الگوی رانندگی سرعت متغیر مورد مطالعه قرار نگرفته است.

در این مقاله، طراحی کنترلر ژنتیک فازی برای سیستم تعلیق فعال خودرو با الگوی رانندگی سرعت متغیر ارائه گردیده است. بدین منظور، ابتدا طراحی کنترلر فازی سیستم تعلیق فعال خودرو بر اساس مدل دو درجه آزادی توضیح داده شده است. آنگاه با تعریف شاخص راحتی سفر برای سرعت متغیر به عنوان تابع هدف، بهینه یابی کنترلر فازی توسط الگوریتم ژنتیک ارائه گردیده است. در پایان نتایج بهینه یابی برای دو وضعیت ترافیکی متراکم (congested) و بزرگراهی (highway) ارائه و تاثیر شرایط ترافیکی بر عملکرد سیستم تعلیق فعال مورد بح قرار گرفته است.

2- مدل ریاضی سیستم تعلیق فعال خودرو

ساده ترین مدلی که برای بررسی سیستم تعلیق مورد استفاده قرار می گیرد، مدل 4/1 خودرو با دو درجه آزادی است. در این مدل جرم خودرو و متعلقات آن به عنوان جرم معلق و جرم تایر و متعلقات آن به عنوان جرم غیر معلق در نظر گرفته می شود. سیستم تعلیق فعال را میتوان به صورت یک فنر و میراکننده خطی به همراه یک عملگر مابین این دو جرم مدل کرد. تایر را نیز می توان به صورت یک فنر و میراکننده خطی مدلسازی نمود. البته با توجه به خاصیت فیزیکی تایر معمولا از ضریب دمپینگ آن صرفه نظر می شود. شکل زیر این مدل را نشان می دهد.