Taşıt dinamiği kontrolcüsü ve sanal sensörü geliştirilmesi için araç içi test ve donanım içeren simülatör altyapısı
Vehicle test and hardware-in-the-loop simulator infrastructure for vehicle dynamic control and virtual sensor design
- Tez No: 310708
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT GÜVENÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Bu tez çalışmasında otomotiv, uzay ve havacılık, savunma gibi bir çok sektörde yaygın olarak kullanılan donanım içeren simülatörler ele alınmıştır. Donanım içeren simülatörler, gerçek zamanlı simülasyon ve hızlı kontrolcü prototiplendirme teknikleri hakkında genel bilgilerin bulunduğu çalışmada ticari bir taşıt dinamiği kontrolcüsünün test edilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca taşıt savrulma açısal hız sensörü verisinin tahmin edilmesi ve tasarlanan sanal sensörün HiL ortamında test edilmesi gerçekleştirilmiştir. Simülatör tasarım aşamaları anlatılmıştır.Birinci bölümde donanım içeren simülatörlerin daha çok otomotiv alanındaki kullanımının kısa bir tarihçesi verilmiştir. Ayrıca çalışmada ele alınan taşıt dinamiği kontrolcüsünün (ESP) günümüzdeki kullanım oranları ve sistemin çalışma prensibi anlatılmıştır. HiL sisteminin yapısı ve getirdiği avantajlar ile sistem gereksinimleri ikinci bölümde üzerinde durulan konu olmuştur.Üçüncü bölümde ESP sisteminin elemanları ve çalışma prensiplerinden bahsedilmiştir. ESP kontrol ünitesinin doğru ve hatasız şekilde çalışabilmesi için simülasyon ortamında yaratılıp ESP'ye iletilmesi gereken bilgiler verilmiştir. Sensör ve aktüatörlerden oluşan elemanların HiL sistemine nasıl entegre edilebileceği anlatılmıştır.Dördüncü bölümde kullanılan taşıt modelleri (Tek izli ve CarMaker paket programı) anlatılmıştır. Taşıt modelinden alınan veriler tasarımın ilk aşamalarında HiL donanımına yüklenmektedir. Gerçek taşıt uygulamasında en yakın sonucu almak için modelin yüksek doğrulukta olması gerekmektedir.Beşinci bölümde HiL sisteminin sensörleri doğru şekilde simüle edebilmesi için gerekli olan arayüzlerden bahsedilmiştir. Daha çok kullanılan CAN (Kontrol Alan Ağı) üzerinde durulmuş, hattın fiziksel yapısı, mesaj çerçevesi ve çalışma mantığından bahsedilmiştir.Altıncı bölümde örnek uygulama olarak sanal sensör tasarımı, bu tasarımın kinematik ve dinamik tahmin safhaları anlatılmıştır.Yedinci bölümde uygulanan tahmin algoritmasının donanım içeren simülatörde gerçek zamanlı olarak test edilmesi ile elde edilen simülasyon ve deney sonuçları verilmiştir. TOFAŞ-Fiat test pistinde gerçekleştirilen taşıt testlerinden alınan veriler ile sanal sensör algoritması sınanmıştır. Sonuçlar bu bölümde yer almaktadır.Tez sekizinci bölüm olan sonuçlar ve öneriler bölümüyle son bulmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, Hardware-in-the-Loop (HiL) simulators that have a lot of use in areas like automotive, aerospace and aeronautics and defense sectors are discussed. The aim of this thesis is to test a commercial vehicle dynamics control unit along with giving information about Hardware-in-the-Loop simulators, real time simulations and rapid control prototyping. Observer design for a vehicle yaw rate sensor and testing its validity with HiL simulations and actual vehicle tests are also presented.In the first chapter, a brief review of the historical development of HiL simulators used in the automotive area is given. Also, working principals of a commercial vehicle dynamic contolller is explained and its increasing usage rate is illustrated. HiL sysyem architecture, its advantages and system requirements are the topics of the second chapter.In the third chapter, ESP (Electronic Stability Program) sytem components and their working principles are mentioned. Required simulation messages that must be sent to the ESP unit are presented in order to make the unit work properly and correctly. How to corporate sensors and actuators to the HiL system is presentedThe main topic of the fourth chapter is vehicle models (Single track and CarMaker commercial software) used in the early and final stages of the simulations. In the first stage of the work, vehicle data is gathered from the vehicle model and loaded to the HiL simulator. To be able to get realistic results as in an actual vehicle the vehicle model needs to be validated.In the fifth chapter HiL system interferaces are investigated. CAN (Controller Area Network) interface is the main topic of this chapter as the most important information is transmitted though it. The structure of the CAN bus, its message frame and working principles are given.In the sixth chapter virtual sensor design and its kinematic and dynamic estimation stages are explained.In the seventh chapter, real time HiL simulation results are given. And finally the virtual yaw rate sensor algorithm is tested with actual vehicle data collected during actual vehicle tests which were held in the TOFAŞ-Fiat test track.The paper ends with conclusion and recommendations in Chapter 8.
Benzer Tezler
- Alternative control strategies for an electromechanical active suspension system
Bir elektromekanik aktif süspansiyon sistemi için alternatif kontrol stratejileri
SEVSEL GAMZE KABİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGEN AKALIN
- Taşıt savrulma açısal hızının sanal sensör kullanılarak tahmin edilmesi ve taşıt yanal dinamiğinin kontrolü
Vehicle yaw rate estimation using virtual sensor and vehicle lateral dynamics control
MÜMİN TOLGA EMİRLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ
- Aktif direksiyon sistemi ile yol taşıtı kararlılığının korunması
Stability enhancement of a road vehicle using active steering
ŞEREF SERVER ERSOLMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. LEVENT GÜVENÇ
- Advanced control systems for ground vehicles
Yol taşıtları için ileri kontrol sistemleri
MUMİN TOLGA EMİRLER
Doktora
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ
- Binek araçlarda hava yayı kullanan aktif süspansiyon sisteminin ve hava yayı katılık parametrelerinin sistem performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of active suspension system using air spring and air spring rigidity parameters on system performance in passenger vehicles
YUSUF ALPTEKİN TÜRKKAN
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Teorisi ve Dinamiği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜRSEL ŞEFKAT