Direksiyon sistemi üzerinde haptik geri beslemeli kontrol tasarımı
Haptic feedback control design on the steering system
Yazar: AHMET ETHEM DANIŞ
Danışman: PROF. DR. ERKAN ZERGEROĞLU
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Geri beslemeli kontrol = Feedback control ; Haptik = Haptic ; Hidrolik direksiyon = Hydraulic steering ; PID = PID

Özet:
Bu çalışmada donanım olarak hazırlanmış olan bir direksiyon sistemi üzerinde, sistemin dinamikleri göz önünde bulundurularak haptik (dokunsal) geri beslemeli kontrol tasarımı incelenmiştir. Direksiyon sistemi üzerinde üç farklı kontrolcü tasarlanmıştır ve kontrolcüler arasındaki farklar da çalışmada ortaya konulmuştur. Çalışmadaki amaç, EPAS (Elektrik Destekli Direksiyon) üzerinde bir DC motor yardımı ile uygulanan ve takip edilmesi beklenen bir girdi üzerinden hesaplanacak olan hata değerini oldukça sıfıra yaklaştırmak ve kontrolcü tasarımlarından sonra bir haptik geri beslemeli kontrol algoritması tasarlamaktır. Haptik kontrol algoritması için bir simülasyon ortamı hazırlandıktan sonra sürücüler üzerinde denenmiştir. Simülasyon ortamında, tasarlanan kontrolcülerden biri seçilmiş ve sürücünün yolu takip etmesi beklenmiştir. Algoritma sürücüye destek vermekte ve sürücü yol dışına çıktığında onu uyarmaktadır. Simülasyonu gerçekleştiren sürücüler üzerinde haptik kontrol algoritması için sürüş konforu, tasarım, hissiyat gibi soruları içeren bir anket uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda direksiyonun dinamik modeli, hazırlanmış ve matematiksel olarak ifade edilmiştir. Arzu edilen değeri takip etmesi için PID (oransal-integral-türevsel), gürbüz ve standart adaptif kontrolcüler sistemin üzerine uygulanmıştır. CubeMX, Atollic Truestudio programları ile sistemin gömülü kısmı oluşturulmuş burada sistem döngüsü, frekans ayarları, okuma ve yazma işlemlerinin sırası ayarlanmıştır. MATLAB/Simulink programı kullanılarak sistem üzerinde belirtilen kontrolcüler tasarlanıp sonuçlar tork ve hata bazında 60 saniye için toplanmış ve kıyaslanmıştır. Haptik geri beslemeli kontrol için hazırlanan 120 saniyelik bir sürüş deneyimi sonrası simülasyon ve anket sonuçları sürücülerden toplanmış ve yorumlanmıştır.

Abstract:
In this study, on a steering system that is prepared as hardware, the dynamics of this system were taken into consideration the dynamics of the haptic feedback control design. Three different controllers on the steering system are designed and the differences are also tried to be set forth in this study. The goal in this study is to design haptic feedback control algorithm to be calculated on an input via an DC motor assistance on electric power asisted steering (EPAS) and to be calculated via an input expected to be followed. This haptic feedback control has been tried on drivers. One of the controllers designed in this simulation environment has been selected and the driver is expected to follow the path. The algorithm supports the drive and stimulates it when the drive is out of the way. On these simulated drives, a survey was implemented on driving comfort, design, sensations. In this context, the dynamic model of the steering was prepared and mathematically expressed. PID (proportional-integral-derivative), robust and standard adaptive controls are applied on this system. CubeMX, Atollic Truestudio programs, the embedded part of the system is formed here, the order of system cycle, frequency settings, read and write operations are set. The controls indicated on the system using the MATLAB/Simulink program are designed and the results are collected 60 seconds on the torque and error basis. After a 120-second driving experience prepared for haptic part, simulation and survey results were collected from the drivers and interpreted.