Nonlinear model predictive control based fuel-efficient adaptive vehicle spacing strategy for heavy-duty vehicle platooning
Ağır yük taşıyan araç konvoy sistemleri için yakıt verimliliği odaklı doğrusal olmayan model öngörülü kontrole dayalı adaptif araç aralığı stratejisi
- Tez No: 821761
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN ÖNCÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Otomotiv Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Bu tezin amacı, adaptif bir zaman aralığı stratejisi uygulayarak ağır yük taşıyan araç konvoylarında yakıt verimliliğini artırmayı amaçlayan bir yaklaşım sunmaktır. Optimizasyon tasarımı, temel terimler olarak dizel motorun yakıt tüketiminin ve hava direncinin doğrusal olmayan modellerini içermektedir. Bu unsurlar genel maliyet fonksiyonuna, adaptif bir zaman aralığı stratejisi hesaplamak için entegre edilip doğrusal olmayan bir model öngörülü kontrolör tasarımında kullanılır. Temel odak noktası, zaman aralığını ayarlayarak yakıt tüketimini en aza indirmektir ve bu durum hava direnci katsayısını da etkilemektedir. Ancak, zaman aralığını ve hava direnci katsayısını azaltmak her zaman en verimli yakıt strateji olmayabilir. Bazı senaryolarda, minimum zaman aralığına uymak aşırı kontrol çabasına neden olabilir, bu da aracın motorunu verimsiz yakıt haritası bölgesinde çalıştırmasıyla daha yüksek yakıt tüketimine yol açar. Önerilen dinamik strateji, potansiyel hava direnci azaltma avantajlarını optimize etmek için belirli sınırlar içinde araçlar arası mesafeyi değiştirmeye olanak tanırken, motorun yakıt haritasını da dikkate alır. Kontrol tasarımının etkinliğini değerlendirmek ve beklenen sonuçları doğrulamak için kapsamlı kapalı çevrim simülasyonlar yapılmıştır. Bir referans kamyon modeli kullanılmış olup yukarı ve aşağı eğimli çeşitli yol topografyası koşulları dikkate alınmıştır. Simülasyon sonuçları, adaptif zaman aralığı stratejisinin farklı senaryolarda ağır yük taşıyan kamyonların yakıt tüketimini azaltmada etkinliğini vurgulamaktadır. Öncü araçla karşılaştırıldığında, yakıt tüketimi %8'e kadar azaltılmış ve sabit zaman aralığı yaklaşımına kıyasla %3'e varan azalmalar gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents an approach for enhancing fuel efficiency in heavy-duty vehicle platooning through the implementation of an adaptive spacing strategy. The optimization design incorporates two crucial components, namely the nonlinear fuel consumption model of a diesel engine and the nonlinear air drag model. By integrating these elements into the overall cost function, a nonlinear model predictive controller is devised to calculate an adaptive time headway strategy. The primary focus is minimizing fuel consumption by adjusting the time headway which also affects the air drag coefficient. However, simply reducing the time headway and the air drag coefficient may not always be the most fuel-efficient strategy. In some scenarios, keeping up to the minimum set time headway can lead to excessive control effort, resulting in higher fuel consumption because the vehicle has to operate its engine within the inefficient fuel map region. The proposed dynamic strategy allows modifying the intervehicular distance within certain boundaries in order to optimize the potential benefits of aerodynamic drag reduction while respecting the engine's fuel map. To assess the effectiveness of the control design and validate the expected outcomes, extensive closed-loop simulations are conducted. A benchmark truck model is utilized, and various road topography conditions involving uphill and downhill slopes are considered. The simulation results underscore the efficacy of the adaptive time headway strategy in reducing fuel consumption for heavy-duty trucks across different scenarios. When compared to the lead vehicle, fuel consumption is reduced by up to 8%, and compared to a constant time headway approach, reductions of up to 3% are observed.
Benzer Tezler
- Kısmi türevli diferansiyel denklemlerin yeni Jakobi eliptik fonksiyon çözümleri
New Jacobi elliptic function solutions of partial differential equations
NAİL TURHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
MatematikBozok ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF PANDIR
- Mr sönümleyici kullanarak H sonsuz yöntemi ile yapıların titreşim kontrolü
Vibration control of structures using mr dampers with hinfinity method
HÜSEYİN AGGÜMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ŞABAN ÇETİN
- Cari açıkların sürdürülebilirliği: Kırılgan Beşli örneği
Current account sustainability: The example of Fragile Five
İBRAHİM UZ
- Optimization of the sustainability of contingency logistics networks: Application of a hybrid heuristic & a multi-objective optimization approaches
Beklenmedik durumlar lojistik ağlarının sürdürülebilirliğinin eniyilenmesi: Bir hibrit sezgisel yöntemin ve çok amaçlı eniyileme yaklaşımının uygulanması
HAVVA ESRA DAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiToros ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET MİMAN
- Lineer olmayan kısmi türevli diferansiyel denklemlerin tam çözümleri için yeni yaklaşımlar
New approaches for exact solutions of nonlinear partial differential equations
LATİFE GİZEM KAMBUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
MatematikBozok ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF GÜREFE