Design and analysis of robust electromechanical active suspension systems
Gürbüz elektromekanik aktif süspansiyon sistemleri tasarımı ve analizi
- Tez No: 783705
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM SİNA KUSEYRİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Süspansiyon taşıtlarda sürüş konforu ve yol tutuşu üzerinde büyük etkisi olan bir sistemdir. Süspansiyon sistemi yol üzerindeki kasis ve engebelerden kaynaklı titreşimleri en aza indirmek görevlerin yerine getirir. Bu görevlere ek olarak viraj ve dönemeçlerde aracın kontrolünü arttırma görevini üstlenir. Sistem içerisindeki yaylar yardımıyla taşıtın yolla kesintisiz temasta olmasını ve yoldan gelen enerjinin depolanmasını sağlar. Sistem içerisinde bulunan amortisör yaya aktarılan enerjinin sönümlenmesi görevini yerine getirir. Ancak sadece yay ve amortisörden oluşan klasik süspansion sistemleri değişen ortam koşullarına uyum sağlayamamaktadır. Bu yüzden aktif ve yarı-aktif süspansiyon sistemleri geliştirilmiştir. Yarı-aktif süspansiyon sistemlerinde taşıtın hareketinin sönümlenmesi amortisör içindeki elektrik kontrollü bir valfle gerçekleştirilir. Amortisör içindeki yağın viskozitesinin ayarlanması sayesinde taşıt üzerindeki titreşim ve taşıtın yol tutuşu kontrol edilir. Bu tür süspansiyonlar dinamik sönümleme kontrollü sistemler olarak da adlandırılır. Aktif-süspansiyonlarda ise taşıtın sönümleme katsayısı ve katılığı hali hazırda buluna yay ve amortisörün yanına ek aktüatör eklenerek kontrol edilir. Bu sistemlerin amacı güvenlik ve sürüş konforunu birleştirmektir. Gelişen teknoloji ile aktif süspansiyon uygulamaları artmaktadır. Aktif süspansiyonlarda hidrolik, pnömatik ve elekromekanik aktüatörler kullanılmaktır. Bu tezde aktif süspansiyonun türleri olan yavaş-aktif süspansiyon ve tam-aktif süspansiyon için gürbüz kontrolcüler tasarlanmıştır. Çalışmamızda H∞ kontrol yaklaşımı kullanılmıştır. Kontrolcü optimizasyonuda kullanılacak sınırlayıcı faktörler dikey gövde ivmelenmesi, taşıt lastiği dinamik sıkışması, süspansiyon açıklığı ve elektromekanik aktüatör çabasıdır. Çalışmamızda elektromekanik aktüatör, yavaş-aktif ve tam-aktif süspansiyon modeline uygulanmıştır. Elektromekanik aktüatör; hidrolik, pnömatik aktüatörler içeren aktif süspansiyonlardaki pompa ve valfler gibi ek donanımlar içermediği için avantaj sağlamaktadır. Gelecekte elektrikli otomobillerin yaygın kullanımıyla birlikte elektromekanik aktüatörlere olan ilginin artması beklenmektedir. Yarım araç süspansiyon modeli kullanımında, çeyrek araç süspansiyon sistemlerinin izleyemediği araç ağırlık merkezinin açısal hareketini kont-rol edilmesi simülasyon ortamında gerçekleştirilmiştir; Ayrıca çeyrek araç süspansiyon modeline göre daha ayrıntılı şekilde modellenmiştir. Bu sayede simülasyon temelli bir çalışma olmasına rağmen deneysel ölçüm verilerine yakın sonuçlar elde edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmamız sonucunda yavaş-aktif süspansiyon sisteminde yol tutuşunda ihmal edilebilir miktarda düşüş gerçekleşmiştir. Tam-aktif süspansiyon sisteminde ise yol tutuş performansında gelişme yaşanmıştır. Süspansiyon sistemlerinin araç gövdesi ivmelenmesi ile sürüş konforunda gelişme yaşanmıştır. Araç dikey ivmelenmesinde tam-aktif süspansiyon en iyi performansı sergilemiştir. Yavaş-aktif süspansiyon ise tam-aktif süspansiyona göre düşük performans sergilemiştir. Araç gövdesi açısal ivmelenmelerinde her iki aktif süspansiyon sistemi yüksek ve birbirlerine yakın performanslar göstermiştir. Enerji kullanımı açısından yavaş-aktif süspansiyon tam-aktif süspansiyon sistemine göre yüksek performans göstermiştir. Yavaş-aktif süspansiyonun enerji gereksiniminin tam-aktif süspansiyona göre yaklaşık dört kat azaldığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Suspension is a mechanism that has a significant impact on vehicle handling and comfort. The suspension system is responsible for reducing vibrations generated by road curves and bumps. Furthermore, the suspension system is in charge of improving vehicle control in bends and curves. The mechanism guarantees that the car maintains constant touch with the road, and the power from the road is stored using springs in the suspension. The shock absorber in the system, in turn, absorbs the energy that is transferred to the spring. Traditional suspension systems, which consist of a spring and a shock absorber, cannot adjust to changing environmental circumstances. As a result, active and semiactive suspension systems have been created. A semi-active suspension system regulates vehicle damping using a shock absorber controlled by an electric valve. The viscosity of the oil in the shock absorber is adjusted to control the vibration and handling of the vehicle. These suspensions are also known as dynamic damping controlled systems. Furthermore, an active-suspension system, in addition to the existing spring and shock absorber, controls the damping coefficient and stiffness of the vehicle with the use of an additional actuator. The goal of these systems is to combine both safety and comfort while driving. Besides, the use of active suspensions is becoming more common as technology advances. In active suspensions applications, hydraulic, pneumatic, and electromechanical actuators are commonly employed. Robust controllers for full-active suspension and slow-active suspension, both types of active suspension, will be designed in this thesis. Robust control technique H∞ control is applied in this study. Vertical body acceleration, tire dynamic compression, suspension clearance, and electromechanical actuator effort are all limiting variables in controller optimization. The electromechanical actuator, which is used in slow-active and full-active suspension systems, has advantages in terms of hydronic and pneumatic components, such as pumps and valves. This additional equipment is not required for electromechanical systems. Electric automobile usage is expected to rise in the future. As a result, the importance of electromechanical actuators will increase. The rotational movement of the car body can be controlled with the half-car suspension system, but not with the quarter-car model. As with the quarter-car suspension model, the half-car suspension model is more detailed. Despite being carried out in a simulation environment, the study aims to produce results that are comparable to experimental results. The handling of the slow-active suspension system was reduced noticeably, while the handling of the full-active suspension system was increased. Suspension system acceleration and driving comfort were also enhanced. Full-active suspension provides the best vertical car body acceleration. The angular acceleration performance of the vehicle body and systems are similar. The systems outperformed the passive suspension system by a wide margin. The simulation revealed that the slow-active suspension outperformed the full-active suspension in terms of actuator effort. The slow-active suspension system required nearly four times less actuator effort than the full-active suspension system.
Benzer Tezler
- Fırçasız doğru akım motoru (FDAM) tasarımı ve analiz çalışmaları
Design and analysis of permanent magnet direct current motor
KADİR CERAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüTasarım ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. BABÜR ÖZÇELİK
- Mekanik bağlantılı kompozit yapıların ilerlemeli hasar analizi
Progressive damage analysis of mechanically connected composite structures
ŞEYMA SALİHA PALA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
- An integrated electromagnetic micro-turbo-generator supported on encapsulated microball bearings
Enkapsüle mikrobilya rulmanlar ile desteklenmiş entegre elektromanyetik mikro-turbo-jeneratör
MUSTAFA İLKER BEYAZ
Doktora
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of Maryland College ParkElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REZA GHODSSİ
- Mega projelerde inşaat ve risk yönetimi: Marmaray projesi kapsamında bir değerlendirme
Construction and risk management in mega projects, an assesments within Marmaray project
UĞUR KIZILTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PELİN ALPKÖKİN
- Robot kollarının görev uzayında, eyleyici dinamikleri dikkate alınarak denetimi
Robot manipulator control including actuator dynamics in task space
ŞÜKRÜ ÜNVER
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSA ALCI