Taşıt süspansiyon sistemlerinin bulanık mantık ayarlı pıd kontrolü
Fuzzy logic tuned pid control of vehicle suspension systems
Yazar: KUTAY ÇELİKEL
Danışman: PROF. DR. NURKAN YAĞIZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Taşıt süspansiyon sistemlerinin tasarımları yapılırken, güvenli bir yol tutuş ve seyir konforuiçin, yay sabitleri ve amortisör sönümleme katsayıları en uygun biçimde seçilir. Ancak her nekadar uygun katsayı seçimi yapılsa dahi, taşıtın yol girişlerine bağlı maruz kaldığıtitreşimlerin en kısa zamanda sönümlenmesine olanak sağlanamaz. Bu oluşan mekaniktitreşimler ancak uygulanacak olan kontrolcü kuvvetleri ile sönümlenebilir ve böylelikle detaşıta güvenli bir seyir ile birlikte seyir konforu da sağlanmış olunur.Taşıt süspansiyon sistemlerinin kontrol metodlarında değişik yöntemler mevcuttur. Buyöntemlerin çoğu, taşıtın maruz kaldığı mekanik titreşimleri sönümler. Bu uygulanan kontrolmetodlarından biri de PID (Proprtional-Integrative-Derivative) kontrol yöntemidir. Yöntemintaşıtlarda olduğu gibi sanayide de geniş kullanım alanları mevcuttur. Taşıtlarda kullanılmasımümkün olan PID kontrol yöntemi her ne kadar oluşan mekanik titreşimleri sönümleyebilsede yöntemin bir eksik yanı vardır ki bu da PID katsayılarının sabit oluşudur. Oysa taşıtlarparametrik olarak değişken yapılı sistemlerdir. Örneğin bir taşıt için tasarlanan PID kontrolcükatsayıları sabit olduğu için, taşıtın kütlesi arttığında, aks mesafesi değiştiğinde, taşıtın ağırlıkmerkezi değiştiğinde, ön ya da arka aks kütleleri değiştiğinde ya da en önemlisi taşıta ait yolgirişi değiştiği zaman oluşan mekanik titreşimlerin istenilen biçimde sönümlenmemesineneden olmaktadır. Bu nedenle PID konrolcülerin taşıtta kullanılması pek anlam ifade etmez.Taşıt süspansiyon sistemlerinin kontrolünde kullanılan diğer bir yöntem de bulanık mantıklıkontrolcü uygulamalarıdır. Bulanık mantıklı kontrolcüler gerek sisteme kolayuygulanabilirlikleri, gerekse de tasarımlarının kolaylıkları bakımından tercih edilmektedirler.Gerek sanayide gerekse de taşıtların süspansiyon sistemlerinin tasarımlarında tek birkontrolcü yerine birden fazla kontrolcü kullanılmakta, böylelikle iki kontrolcününbirleşmesinden oluşan bu yeni kontrolcü bir kontrolcünün eksikliğini giderebildiği gibidiğerinin üstün taraflarını da sisteme aktarabilmektedir.Bu düşünce ile bu çalışmada, yukarıda bahsi geçen mühendislik probleminin çözümü içintezde de anlatılacağı gibi PID katsayıları, bulanık mantıklı başka bir kontrolcü vasıtasıylaayarlanacak ve yol girişine bağlı oluşan titreşimlerin sönümlenmesi için en uygun katsayılardinamik olarak belirlenecektir. Bu çalışma mevcut kullanılan kontrol yöntemlerine yeni biryaklaşım ve yenilik getirmekle birlikte, başka geliştirilecek olan yeni kontrol yöntemlerine deşüphesiz bilimsel ve teknolojik katkılar sağlayacaktır.

Abstract:
When designing the vehicle suspension systems for a safety ride comfort, suspension springand damper coefficients have to be chosen reasonably. In spite of proper coefficient choice, itmay be inadequate to damp vehicle?s mechanical vibrations related with road input. Thesemechanical vibrations can be suppressed with the controller forces thus, safe ride comfort canbe provided.There are several control methods for vehicle suspension systems. Most of these methodssuppress the mechanical vibrations of the vehicle. One of them is PID (Proportional-Integrative-Derivative) controller and is not only used in vehicle suspension systems but alsoin industry. PID control method is used in vehicle suspension systems to reduce mechanicalvibrations but, there may be problems with this method. Unfortunately PID coefficients areconstant. Vehicles are also parametrically variable systems. For instance, PID controllercoefficients are static. When vehicle mass increases, axis distance changes, vehicle?s center ofgravity changes, anterior or posterior axis mass changes or the most important of all, the roadinput related to the vehicle changes, the vibrations may not be damped as desired. Hence, touse PID controllers in vehicles do not make much sense.An alternative method in designing vehicle suspension systems is using fuzzy logiccontroller. Fuzzy logic controller is prefered because of its simple application and design. Invehicle suspension systems design and industry, in stead of using a single controller, acombination of two controller might give a better result. This new controller could eliminatethe deficiency of one controller and hand on the advantage of the other controller.In this study, a solution to an engineering problem as mentioned above, PID constants aretuned by a fuzzy logic controller to suppress vehicle vibrations related to road inputdynamically. This study brings a new approach to develop control methods, and also it willcertainly make a scientific and technologic contribution and improvement of present controlmethods.