Taşıt titreşimlerinin LPD temeline dayalı robust H∞ kontrolü
LPV based robust H∞ control of vehicle vibrations
Yazar: CEM ONAT
Danışman: PROF. DR. İSMAİL YÜKSEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Taşıt gövdesi ve tekerlek aksamı arasına bir yay ve sönüm elemanı yerleştirilerek oluşturulangeleneksel pasif süspansiyon sistemleri, sürüş konforu, yol tutuşu ve süspansiyon sapmasıperformans ölçütleri arasında bir ödünleşme sunarlar.Pasif süspansiyonlara geri besleme ile kontrol edilebilen bir eyleyici eklenmesi ile elde edilenaktif süspansiyon sistemleri için kontrol tasarımı konusundaki araştırma faaliyetleri hem ticarialanda hem de bilimsel alanda yoğun bir şekilde devam etmektedir.?Taşıt Titreşimlerinin LPD Temeline Dayalı Robust Hâ Kontrolü? başlıklı bu tezde, taşıtgövdesi kütlesi değişimine duyarlı, kötü yol şartlarında sertleşen lineer parametre değişimi(LPD) temeline dayalı Hâ kontrolcü tasarlanmıştır.Birinci bölümde aktif süspansiyon kontrolü konusunda genel bir literatür taraması yapılmıştır.İkinci bölümde modeldeki nonlineerite ve parametre belirsizliklerinin performans ölçütlerininasıl etkilediği incelenmiştir. Üçüncü bölümde önce Hâ kontrolün temelleri verilmiştir.Ardından bir çeyrek taşıt modeli için Hâ ve Kalman Filtresi Esaslı (KFE) kontrolcütasarlanmıştır. Bölüm 3'ün sonunda, Hâ kontrolcünün gövde kütlesi değeri değişse bile güzelsonuçlar verdiği görülmüştür. Dördüncü bölümde çeyrek taşıt modeline, süspansiyonsınırlarına yaklaştığı zaman sertleşen aktif süspansiyon kontrolcüsünü tasarlamak içinparametreye bağımlı ağırlık fonksiyonları kullanılmıştır. Beşinci bölümde, bir yarım taşıtmodeli için üç farklı kontrol aksam stratejisi göz önüne alınmıştır. Birincisi, aktif süspansiyonaksamı sadece sürücü koltuğuyla gövde arasına takılıdır, ikincisi aktif süspansiyon aksamıtekerleklerle gövde arasına takılıdır. Son olarak hem aktif tekerlekleri ve hem de aktif sürücükoltuğunu içeren bir topoloji düşünülmüştür. Beşinci bölümün sonunda, bedel performansilişkisi göz önüne alındığında sadece tekerleklerde aktif elemanlar içeren süspansiyontopolojisinin en iyi yapı olduğu sonucuna varılmıştır. Altıncı bölümde, önce orijinal birkontrol stratejisi olarak gövde kütlesi değişiminin göz önüne alındığı LPD tam taşıt modelikurulmuştur. Ardından kötü yol şartlarında sertleşen LPD temeline dayalı Hâ kontrolcütasarlanmıştır. Bölüm altının sonunda LPD temeline dayalı Hâ kontrolcü nonlineer tam taşıtmodeline farklı yol ve yükleme durumlarında uygulanmış ve simüle edilmiştir.Çalışmanın sonunda, LPD kontrolcünün performansı ve pasif duruma göre kapalı çevrimcevaplarındaki güzel gelişmeler, sürüş konforu ve süspansiyon sapması performansı gözönüne alınarak, tartışılmıştır.Anahtar kelimeler: Taşıt titreşimleri, Hâ kontrol, LPD kontrol, Nonlineer kontrol, LQGkontrolcü, Süspansiyon sistemleri, Otomotiv

Abstract:
Conventional passive suspension systems that employ a spring and damper between the carbody and wheel assembly represent a tradeoff between performance metrics such as passengercomfort, road holding and suspension deflection.Research activities in control design for active suspension systems which would beimplemented by adding an actuator controlled by feedback into passive suspensions areintensively continuing in both trading area and academic area.In this thesis, titled ?LPV Based Robust Hâ Control of Vehicle Vibrations?, a linearparameter varying (LPV) based Hâ controller which is sensitive to the body mass variationsand which stiffens on bad road conditions is designed.In chapter one, a general literature research in matter of active suspension control is fulfilled.In chapter two, how performance metrics are influenced by nonlinearities and parameteruncertainties in the models is investigates. In chapter three, firstly, the basics of Hâ controlare given. Then Hâ and Kalman Filter Based (KFB) controller are designed for quarter carmodel. At the end of the chapter, it is seen that Hâ controller gave very good results in spite ofthe changes of body mass. In chapter four, parameter-dependent weighting functions are usedto design active suspensions that stiffen as the suspension limits are reached for quarter carmodel. In chapter five, three different assembly strategies are considered in a half car model.Firstly, active suspension assembly which is mounted only to the driver seat, then the activesuspension assemblies which are mounted between the wheels and the car body. And finally atopology which includes both active wheel and active seat assemblies is considered. At theend of the chapter five, if one considers the cost performance relations, it is concluded thatsuspension topology that only includes active components on the wheels is the best structure.In chapter six, firstly, LPV full car model which is body mass varying is considered in isestablished as an original control strategy. Then LPV based Hâ controller which is stiffened inbad road conditions is designed. At the end of the chapter six, LPV based Hâ controller isapplied to nonlinear full car model and simulated in various load conditions and roadconditions.At the end of the thesis, according to passenger comfort and suspension deflectionperformance metrics, the LPV controller?s performance and good improvements in closedloop responses compared to passive system responses are discussed.Keywords: Vehicle vibrations, Hâ control, LPV control, Nonlinear control, LQG controller,Suspension systems, Automotive