Güneş arabası yarış simülasyonu
Solar car race simulation
Yazar: ONUR SERİN
Danışman: DR. ORHAN ATABAY ; PROF. DR. AHMET GÜNEY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Arabalar = Cars ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş pilleri = Solar cells

Özet:
Bu çalışma; İstanbul Teknik Üniversitesi Güneş Arabası Ekibi'nin, Avustralya Kıtası'nda 2 yılda bir düzenlenen World Solar Challenge (WSC) Dünya Güneş Arabaları Yarışı için başlangıç sıralamasını belirleyecek pist etabında, aracın pist yarışı performansını arttırmak amacı ile hazırlanmış dinamik simülasyonu ile uzun yol yarış simülasyonunu içermektedir.IPG/Carmaker yazılımı ile 3 tekerlekli (2 ön 1 arka) ve arka tekerleğinden tahrikli güneş arabasının teknik özellikleri ve güneş arabaları için özel üretilen düşük yuvarlanma direncine sahip lastikler tanımlanmıştır. Buna ek olarak, yarış pisti yazılım ortamında gerçek geometrisi ile oluşturulmuştur. Böylece aracın hangi dönemece ne hızla girmesi gerektiği, viraj dönme karakter ve kabiliyeti, pist boyunca araca etkiyen kuvvet, moment ve ivmeler gibi tüm önemli durum değişkenleri detaylı olarak izlenebilmiş, aracın pist yarışını maksimum ortalama hız ile minimum sürede bitirmesi için gerekli olan parametre etüdleri ve optimizasyonlar yapılmıştır. Diğer taraftan taşıta standart testler de uygulanarak davranışları incelenmiştir.Bilindiği üzere ?Güneş Arabası? aslen elektrikli bir taşıttır. Özelliği ise enerji kaynağı olarak fotovoltaik hücreler yardımı ile güneşten gelen ışık enerjisini kullanmasıdır. Bu nedenle çalışmada güneş gözesi modeli, akü (batarya) modeli, elektrik motoru modeli, tüm sistem için gerekli elektronik devrelerin modelleri, taşıtın doğrusal dinamik modeli, yol modeli ve yarış özelliklerinin bulunduğu model gibi birçok sistem modellenmiş, bu modeller ışığında farklı stratejiler üretilerek taşıtın parkuru maksimum ortalama hız ile minimum sürede bitirmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında tüm modellemeler için MATLAB/Simulink yazılım ortamı kullanılmıştır. Bu çalışma sayesinde, ?yarış stratejisi? önceden oluşturulabilmekte, araç sanki yarıştaymış gibi sürülerek farklı hız referanslarının sonuçları değerlendirilebilmektedir. Diğer taraftan bu çalışma, aracın yarış süresince optimal kontrol algoritmaları ile otomatik olarak sürülmesine imkan verecek sistemin başlangıç parametrelerinin saptanmasında da önemli rol oynamaktadır.

Abstract:
This study contains the dynamic simulation which was prepared to improve the performance during the qualifying lap of the solar car and the racing simulation prepared by Istanbul Technical University Solar Car Team for the World Solar Challenge (WSC) that is conducted every two years in Australia and contains a 3000km course.3 wheeled (2 front 1 rear) rear wheel drive solar car and low-rolling resistance tires made specially for solar cars have been defined using the IPG/Carmaker software. In addition to that, the race track has been created with its real geometry within the software. Maximum entrance speed values for each curves, handling characteristics and capabilities and important parameters like moments, accelerations and forces applied to the car during the track has been observed and parameter research and optimizations to enable the car to lap the track as fast as possible have been conducted as a result. On the other hand, standard tests were applied to solar car to analyze vehicle behavior.It is known that a "solar car" is an Electric Vehicle. Special about it is that it uses the solar energy with the help of electricity produced by photovoltaic cells. By that reason, systems like solar cell model, battery model, electric motor model, electonic circuitry model, vehicle linear dynamic model, road model, race specialties model are modeled and with the help of these models, different strategies are developed to be able to finish the course with the highest average speed and the minimum completion time. For creation of the models, MATLAB/Simulink software environment has been used. This study enabled the creation of a race strategy and evaluation of the outcomes of different speed referances beforehand. On the other hand, this study is also important to obtain the starting parameters that will be used at the system that drives the vehicle automaticly along the race using optimal control algorithms.