การพัฒนาระบบจำลองพลศาสตร์ยานยนต์ร่วมกับระบบล้อ ระบบรองรับและระบบบังคับเลี้ยวจริง สำหรับทดสอบการควบคุมรถฟอร์มูล่านักเรียน

Abstract

การแข่งขันรถฟอร์มูล่านักรียนต้องอาศัยความรู้และเทคนิคทางวิศวกรรมเพื่อใช้ในการออกแบบและสร้างรถให้มีสมรรถนะดีที่สุดในการแข่งขัน ซึ่งความสามารถในการเลี้ยวของรถเป็นปัจจัยหนึ่งที่สำคัญที่ส่งผลต่อสมรรถนะของรถ โดยความสามารถในการเลี้ยวของรถนั้นขึ้นอยู่กับระบบรองรับและระบบบังคับเลี้ยวเป็นหลัก โดยทั่วไปเมื่อระบบเหล่าได้ก่อนที่จะนำไปใช้ในการแข่งขันจริงต้องผ่านกระบวนการการทดสอบเพื่อสอบทวนถึงเป้าประสงค์ในการออกแบบ วิทยานิพนธ์ฉบับนี้จึงได้นำเสนอวิธีการทดสอบแบบ Hardware-In-the-Loop simulator (HILs) เพื่อใช้ในการทดสอบระบบล้อ ระบบรองรับและระบบบังคับเลี้ยวจริงของรถฟอร์มูล่านักเรียน เพื่อวิเคราะห์พฤติกรรมการเลี้ยวของรถ โดยชุดทดสอบ HILs นี้มีหลักพื้นฐานคือการใช้แบบจำลองพลศาสตร์ยานยนต์แบบสองล้อ คำนวนการเคลื่อนที่ของตัวรถโดยแทนล้อหน้าของรถในแบบจำลองนั้นด้วยล้อทดสอบและระบบช่วงล่างจริงจากรถฟอร์มูล่านักเรียน ซึ่งล้อทดสอบดังกล่าวจะวิ่งอยู่บนล้อจำลองพื้นถนนที่สามารถควบคุมอัตราเร็วและมุมการวางตัวได้ ค่าสถานะของตัวรถในแบบจำลองสองล้อจะใช้ในการควบคุมล้อทดสอบและล้อจำลองพื้นถนนนี้ แรงที่เกิดจากมุมไถลระหว่างล้อทดสอบและล้อจำลองพื้นถนนจะถูกป้อนกลับเข้าสู่แบบจำลองสองล้อ ส่งผลให้การเคลื่อนที่ของตัวรถในแบบจำลองดังกล่าวเสมือนจริงมากขึ้น โดยชุดทดสอบแบบ HILs นี้ได้รับการพัฒนาและปรับปรุงทั้งทางด้านโครงสร้างและระบบควบคุมจากเครื่องทดสอบ HILs ที่ใช้ในการทดสอบการควบคุมของยานยนต์ขนาดเล็ก โดยผลการทดสอบที่ได้จากชุดทดสอบ HILs ในการทดสอบทางด้านพลศาสตร์ยานยนต์ พบว่าค่าสัมประสิทธ์แรงด้านข้างที่ได้จากล้อทดสอบมีค่า 242.157 นิวตัน/องศา นอกจากนี้ในการทดสอบการวิ่งเป็นวงกลมพบว่าพฤติกรรมของรถเป็นแบบดื้อโค้งเมื่อถูกติดตั้งด้วยช่วงล่างลักษณะนี้ และเพื่อเป็นการสอบเทียบชุดทดสอบแบบ HILs จึงได้มีการทำการทดสอบด้วยรถคันจริงที่มีระบบช่วงล่างที่เหมือนกับชุดทดสอบ HILs ด้วยวิธีการทดสอบการวิ่งเป็นวงกลมพบว่าค่ามุมเลี้ยวที่วัดได้มีค่าใกล้เคียงอย่างมากกับผลที่ได้จากชุดทดสอบ HILs ในช่วงที่ความเร่งด้านข้างมีค่าไม่เกิน 0.6 g และรถฟอร์มูล่านักเรียนคันจริงมีพฤติกรรมการเข้าโค้งแบบดื้อโค้งเช่นเดียวกับการทดสอบด้วยชุดทดสอบแบบ HILs