سیستم تعلیق هوشمند
طاهره مصطفویدر۱۴۰۳/۲/۱۸
مسیرهای پر دست انداز، چاله های ناگهانی و سرعت گیرها، متداول ترین مشکلاتی هستند که امروزه در جاده ها وجود دارند. این مقاله بر روی ارائه سیستمی تمرکز می کند که تمامی این اختلالات را از بین برده و امکان رانندگی راحتی را فراهم می کند.
سیستم تعلیق هوشمند مورد استفاده در اینجا، یک تعلیق فعال است که در خودرو های پیشرفته با اندکی تغییرات به کار رفته است و می تواند به جریان های اطلاعاتی پردازش شبکه با استفاده از حسگرهای نوری بلادرنگ، پاسخ دهد.
تکیه اصلی سیستم عصبی بر دو چیز است، پردازش دقیق سیگنال های ورودی و ارائه خروجی های صحیح در سروو درایو. همانطور که در بالا اشاره شد این مقاله شرح می دهد که چگونه از پردازش تصاویر و شبکه عصبی برای فراهم کردن داده در سروو درایو استفاده می کنیم. در اینجا سیستم جمع آوری داده شامل تصاویری با وضوح بالاست که در یک بافر ذخیره شده و پردازش می شوند و همچنین شامل حسگرهای لیزری است که جاده را به صورت عمودی اسکن می کنند. تصاویر، برای تشخیص گوشه و لبه پردازش می شوند و حسگرهای لیزری با شیب عمودی ما را مجهز می کنند که ترکیب این دو برای به دست آوردن یک نمای سه بعدی از جاده استفاده می شود.
شبکه عصبی برای سروو درایو داده های دقیق فراهم میکند و آن را با استفاده از بازخورد سیستم تعلیق بلادرنگ، اصلاح می کند. سیستم تعلیق ترکیبی از تعدیل کننده ها و کمک فنرهاست. روغن شوک در سیستم تعلیق توسط یک مایع مغناطیسی جایگزین می شود که به انقباض و انبساط سیلندر با استفاده از سروو کنترلرها کمک می کند.
انبساط و انقباض سیستم تعلیق، توسط یک فاصله کنترل می شود که با استفاده از شبکه عصبی رسم می شود که جریان انرژی را تنها از طریق سیستم تعلیق عبور می دهد و یک رانندگی آرام را فراهم می کند.
از زمان اختراع اتومبیل، مخترعان همیشه درگیر مسأله اداره کردن، ثبات بهتر و ارتقای راحتی مسافران بودند.
از دیگر مزیت های سیستم تعلیق در مرحله اول این است که آن یک جزء اساسی برای رساندن نیرو از موتور به سطحی است که ما در حال رانندگی بر روی آن هستیم که این کار با ارتباط مداوم تایرها با سطح هم در زمان دور زدن و هم ضربه خوردن در دست اندازهای جاده انجام می گیرد.
این بخش مهمی از اتومبیل است که کمپانی ها مجبورند تا تحقیقاتی بر روی آن و بهبود سیستم تعلیق انجام دهند. این تحقیق بحث تعلیق را از یک تنظیمات کمک فنر ساده به یک سیستم تعلیق مغناطیسی پیچیده برای امروز، تبدیل می کند.
تعلیق به عنوان یک سیستم
سیستم تعلیق ترکیبی هماهنگ از یک سیم پیچ تعدیل کننده و یک کمک فنر است. فنر چیزی است که واقعاً وزن ماشین را تحمل می کند و مشخص می کند که چطور وزن ماشین در شرایط ترمز کردن، زمان شتاب و در پیچ ها منتقل می شود. برای افزایش نیرو لازم است که مقداری از وزن به تایرهای بیرونی منتقل شود. در واقع این فنر و تعدیل کننده هستند که تعیین می کنند ماشین در زمان سر پایینی چگونه باشد. از انجایی که تولید فنرها ارزانتر است بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند . جابجایی فنر شبیه یک موج سینوسی از نقطه o در زمان t است.
کمک فنر قطعه ای است که در اتلاف انرژی جنبشی و هموار کردن نوسانات سیستم مفید است. سؤالی که در مورد هر نوع کمک فنر مطرح است این است که انرژی کجا می رود. بخشی از آن به گرما در مایع چسبناک موجود در بشکه بالایی کمک فنر، تبدیل می شود. هدف اصلی کمک فنر تعدیل نوسانات فنر است. برخی از انواع کمک فنرها، کمک فنرهای هیدرولیک پنوماتیک، مغناطیسی، پر شده از گاز و پر شده از روغن هستند.
کنترل تعلیق
تعلیق کنترل شده، اصلاح مکانیزم کنونی تعلیق توسط اتصال سیلندرهای هیدرولیک کنترل شده است که به سیستم های تعلیق در کنترل نرخ تعدیل کمک می کند.سیستم، انقباض و انبساط مداوم را با در نظر گرفتن مشخصات جاده تحمل می کند.
شبکه عصبی
تکیه اصلی سیستم بر دو چیز است، یکی پردازش صحیح سیگنال های ورودی و دیگری خروجی صحیح برای سروو درایو است. در اینجا سیستم جمع آوری داده، شامل تصاویری با وضوح بالاست که در یک بافر ذخیره شده اند و پردازش می شوند و همچنین حسگرهای لیزری که جاده را به طور عمودی اسکن می کنند.
دو دوربین در جلوی سپر ماشین قرار داده شده است و در جهت محوری که با محور چرخ ها همپوشانی دارد تراز شده است. دوربین ها طوری تعبیه شده اند که که برای صرفه جویی در زمان و فضا، تنها محدوده ای که تایرها می روند را پردازش می کنند. از نور خورشید و روشنایی آفتاب برای جلو گیری از خراب شدن تصاویر تهیه شده باید اجتناب کرد.
کامپیوتر پردازش کننده به کار رفته در طول آزمایش، شامل یک پردازنده Intel Atom ، 1.6 GHZ با حافظه 1GB با فرکانس 666Mhz با مخزن حرارت پیوست شده است.
تصاویری که از دوربین ها دریافت شده اند پیوسته هستند، از آنجایی که در هر زمان یکی از تصاویر می تواند پردازش شود نیاز داریم که تصاویر را به یک بافر در فضای حافظه منتقل کنیم. زمانیکه تصاویر یک به یک ذخیره شد و از بلاک پردازنده گذشت، اسکریپت اصلی با استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون با اجرای گرافیکی به وسیله جاوا انجام می شود.
پایتون اجازه ادغام موازی با اسکریپت های جاوا را می دهد بنابراین به بلوک های اضافی نیاز نیست. تصاویر حاشیه و گوشه ها به وسیله الگوریتم تشخیص Canny Edge پردازش شده است. سپس فایل خروجی به بافر دیگری منتقل شده که تصاویر تبدیل شده در ان ذخیره می شود. تصویر هماهنگ بعد از تشخیص لبه در مقیاس خاکستری است و حاشیه به عنوان نقاط سفید مشخص می شود.
همانطور که می دانید ما تصویر را در مقیاس خاکستری به عنوان یک گراف دو بعدی بررسی می کنیم، سپس هر پیکسل می تواند در 1S و 0S رسم شود. با استفاده از این مزیت ما می توانیم مختصات تمام پیکسل هایی که سفید هستند را ذخیره کنیم و حاشیه ها را نمایش دهیم. این برای ما آرایه ای با مختصات (x,y) را ارائه می کند که می تواند به طور مداوم نقشه برداری و ذخیره شود.
اکنون دومین منبع جمع آوری داده یعنی حسگر لیزری مورد استفاده قرار می گیرد. حسگرهای لیزری زیر سپر در هر دو طرف ماشین قرار داده شده اند بنابراین کل چرخ ها را پوشش می دهند. حسگرهای لیزری با شیب عمودی داده ها را جمع آوری می کنند. داده های به دست آمده از حسگرهای لیزری برای محاسبه فاصله سطح جاده به کار می روند. شیب به دست آمده از حسگرها به آرایه های به دست آمده از قبل اضافه می شوند سپس آنها به آرایه (x,y,z) در طول جاده تبدیل می شوند.
سپس این آرایه به عنوان ورودی به اسکریپت سوم داده می شود که به طور مداوم مسافت سه بعدی از جاده را ترسیم می کند.
پس از آن، این مسافت سه بعدی به عنوان داده به الگوریتم پس انتشار که آن را پردازش می کند داده می شود تا برای ردیابی عملکرد، خروجی تولید کند.
الگوریتم پس انتشار یک شبکه عصبی است که به طور مداوم پارامترهایش را برای کاهش میانگین خطای مربع به روز می کند. این توانایی برای یادگیری داده، مزیت حذف تست سیستم برای ترکیب تمامی احتمالات را به ما می دهد.
آرایش هیدرولیک
پایه پایین تر سیستم به دو سیلندر هیدرولیک متصل شده است.سیلندرهای هیدرولیک در زاویه 45 درجه برای کمک به انتقال انرژی از چرخسیلندرهای هیدرولیک، سیلندرهایی بدون زیرسازی با فعالیت دو برابری هستند که به 5/3 سیستم های دریچه متصل هستند. بنابراین آنها می توانند در انقباض و انبساط و نیز پیکره بندی عصبی مورد استفاده قرار گیرند. این سیلندرها توسط یک پمپ برای پرهیز از اختلاف فشار با توجه به تنوع تنظیمات پمپ تقویت شده اند. این یک سیستم مستقل برای هر چرخ است از اینرو از دست دادن قدرت برای فاصله های بلندتر را نادیده می گیرد.
انتقال خروجی تعلیق
خروجی شبکه عصبی، بعد از تعدیل سیگنال به سیستم دیسک های هیدرولیک داده می شود و این سیستم ها باتوجه به شرایط جاده منقبض و یا منبسط می شوند. برای مثال فرض می کنیم که جاده یک سرعت گیر با حداکثر انحنای 0.2 متر دارد، همانطور که اتومبیل به سرعت گیر نزدیک می شود به وسیله دوربین هایی که روی سپر قرار داده شده است، مسافت رسم می شود. بعد سوم توسط یک حسگر لیزری به آن اضافه می شود که این داده همراه با سرعت ماشین، ترمز و شتابی که به ماشین داده می شود توسط حسگرها به سیستم شبکه عصبی منتقل می گردد. شبکه عصبی زمانی که طول می کشد که دست انداز به سیستم تعلیق برسد را محاسبه می کند و بنابراین سیگنال ها به موقع برای پاسخ دادن به تغییرات سیستمی به وسیله دست انداز، تقویت می شوند.
انرژی جنبشی به منظور تطبیق با فاصله جاده توسط انقباض تعلیق حداقل شده است و نیاز به اتلاف را حداقل کرده و راحتی را افزایش می دهد.
نصب تجربی
ترسیم دوبعدی و موفقیت آمیز جاده با استفاده از شبکه عصبی و دوربین های استفاده شده در سیستم، ایجاد شده است.
سیلندرهای هیدرولیک به ترسیم مورد نیاز کمک می کنند، اگرچه لازم است زمان پاسخ دهی بهبود یابد.
استفاده از این سیستم بر اساس طول سلندرهای هیذرولیک می تواند آن را کاراتر کند. برای مثال انقباض و انبساطی که می تواند انجام دهد. برای سرعت های بالاتر از 73 kmph سیستم تکراری می شود و عمدتاً به عنوان یک سیستم تعلیق ساده عمل می کند و این به علت افزایش در قدرت محاسبه مورد نیاز برای محاسبات سریعتر است و بنابراین افزایش قدرت محاسباتی اجازه انجام محاسبات سریعتر را به ما می دهد.
