Optimization of ride comfort for vehicles equipped with passive and active hydro-pneumatic suspensions
Pasif ve aktif hidropnömatik süspansiyonlu araçların sürüş konforunun optimizasyonu
- Tez No: 442237
- Danışmanlar: PROF. DR. YAVUZ SAMİM ÜNLÜSOY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 489
Özet
Bu çalışmanın temel amacı, aktif ve pasif Hidro-Pnömatik (HP) süspansiyon sistemlerine sahip araçların sürüş konforu için optimizasyonudur. Sürüş konforu performansı iyileştirilirken, sürüş güvenliliği araç yol tutuş performansı sınırlandırılarak ve iyileştirilerek göz önüne alınmıştır. İyileştirilmiş sürüş konforu performansını elde etmek için aktif-pasif ve bağlı-bağımsız süspansiyon sistemleri kullanılmıştır. Temel HP süspansiyon modeli geliştirilmiş ve deneylerle doğrulanmıştır. Değişik tiplerdeki HP süspansiyon sistemleri modellenmiş, dinamik karakteristikleri incelenmiş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Doğrusal olmayan aktif HP süspansiyon sistemi türetilmiş ve sürüş konforunu, araç yükseklik kontrolünü ve güvenli sürüş durumunu iyileştirmek için çeşitli doğrusal olmayan aktif süspansiyon kontrolcüleri tasarlanmıştır. Benzer şekilde, aktif HP süspansiyonlara sahip yarım ve tam araç modellerinin modellenmesi ve aktif süspansiyon kontrolü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Aktif kontrolcülerin tasarlanmasında, doğrusal olmayan geribeslemeli bir kontrol yöntemi olan Durum Bağımlı Riccati Denklemi kontrolü kullanılmıştır. Aktif süspansiyonların performansı zaman ve frekans tabanlı benzetimlerle incelenmiştir. Benzetim sonuçları, aktif süspansiyonun, yol tutuş performansıyla birlikte sürüş konforu ve araç yükseklik performanslarını iyileştirdiğini göstermiştir. Çalışmanın ikinci basamağı olarak, çok akslı araçlar için bağlı HP süspansiyon sistemlerinin analizi ve tasarımı gerçekleştirilmiştir. Önce üç akslı bir aracın yunuslama düzlemi için değişik bağlantı yerleşimleri belirtilmiş ve daha sonra aracın yalpa, yunuslama ve birleşik yalpa ve yunuslama düzlemleri için çeşitli bağlantı şekilleri incelenmiştir. Bu çeşitli bağlı süspansiyonların direngenlik ve sönümleme karakteristikleri elde edilmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Bağlı HP süspansiyon sistemine sahip aracın performansı benzetim çalışmalarıyla incelenmiştir. Benzetim sonuçları, bağlı HP süspansiyonun, aracın yol tutuş performansını önemli ölçüde iyileştirdiğini ve bağımsız HP süspansiyona göre azda olsa bozulmuş araç sürüş konforu performansına sahip olduğunu göstermiştir. Çok akslı araçlar için bağlı HP süspansiyonların parametrik tasarımları için genel bir bağlı süspansiyon tasarım rehberi geliştirilmiştir. En son olarak, bağlı ve bağımsız HP süspansiyonlara sahip araçların süspansiyon parametreleri sürüş konforu performansı, yol tutuş sınırlamasıyla birlikte eniyileştirilmiştir. Eniyileştirme sonuçları, hem bağımsız hem de bağımlı süspansiyonların sürüş konforunu iyileştirmesine rağmen, bağlı süspansiyon sisteminin yalpa ve yunuslama düzlemindeki artan direngenlik ve sönümleme performansı sebebiyle ek bir sürüş konforu performansı artışına olanak verdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The main objective of this study is the optimization of ride comfort performance of vehicles equipped with Hydro-Pneumatic (HP) suspension systems. In order to improve ride comfort performance together with handling behavior as a constraint, active-passive, and unconnected-interconnected HP suspension systems are included in the study. The basic HP suspension model is developed and validated by experiments. Various HP suspension systems of increasing complexity are modeled, and their dynamic characteristics are analyzed and compared with each other. Nonlinear models of the active HP suspension system are derived and nonlinear active suspension controllers are designed in order to improve ride comfort, to control vehicle attitude, and to get safe driving conditions, using a quarter car model with active HP suspension system. Similarly, modeling and active suspension control of the half and full vehicle models with active HP suspension systems are carried out. A nonlinear feedback control method, State Dependent Riccati Equation (SDRE) control, is used for the design of the active controllers. Performance of the active suspension systems have been examined by time and frequency domain simulations. Simulation results show that, the active HP suspension systems improve ride comfort and vehicle attitude performance together with vehicle handling characteristics. As the next step of the study, analysis and design of the interconnected HP suspension systems for multi-axle vehicles are performed. Interconnections are enumerated for pitch plane of a three-axle vehicle and then, various interconnection layouts for roll, pitch, and coupled roll and pitch planes of the three axle-vehicles are examined. Stiffness and damping characteristics of different interconnections are obtained and compared with each other. Performances of vehicles with interconnected HP suspension system are evaluated by simulations. Simulation results have shown that, interconnected HP suspension systems improve vehicle handling considerably, together with slightly degraded ride comfort performance, as compared to the unconnected HP suspension systems. A general interconnected suspension design guideline is developed for the systematic parametric design of the HP suspension system for multi-axle vehicles. Finally, suspension system parameters for a three-axle vehicle equipped with unconnected and interconnected HP suspension systems are optimized for ride comfort with handling constraint. Optimization results show that, even though both unconnected and interconnected HP suspension systems improve the ride comfort, interconnected HP suspension system results in additional performance improvement in ride comfort and vehicle handling as compared to the unconnected HP suspension system, due to increased stiffness and damping performance in the roll and pitch planes.
Benzer Tezler
- Ağır ticari araçların havalı süspansiyon sisteminde kullanılan boru denge çubuğu tasarımı
Design of hollow anti-roll bar for heavy duty vehicle air suspension systems
NESLİHAN SAYILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Comparison of different active suspension control strategies using half car model
Yarım araç modeli kullanarak farklı aktif süspansiyon kontrol stratejilerinin karşılaştırılması
BANU ÇİÇEK BÜYÜKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEREM BAYAR
- Yüksek hareket kabiliyetine sahip çok amaçlı tekerlekli bir askeri taşıtın tahrikli ön aksı için bağımsız süspansiyon tasarımı
Independent suspension design for the driven front axle of a high mobility multipurpose wheeled military vehicle
EGEMEN BAHAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET MURAT TOPAÇ
- Ağır tonajlı kamyon süspansiyonlarında yaprak yay braketlerinin topoloji optimizasyonu
Topology optimization of leaf spring brackets in heavy duty truck suspensions
ÇAĞDAŞ KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Otomotiv MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL ERMİŞ
- Yol taşıtları ön süspansiyon sistemlerinin bilgisayar destekli analizi ve optimizasyonu
Computer aided analysis and optimization of road vehicle front suspension
ALİ BOYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiOtomotiv Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT GÜVENÇ