Modelling of railway vehicle suspension system and vibration control
Demiryolu taşıt süspansiyon sisteminin modellenmesi ve titreşim kontrolü
- Tez No: 849204
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİHA TÜRKAY, DR. YAKUP KARABAĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 173
Özet
Bu tezde, demiryolu taşıtlarının süspansiyon sistemlerinin modellenmesi ve kontrolü amaçlanmıştır. Trenlerde titreşimin ana kaynağının yoldaki bozulmalar olduğu bilinmekte olup, tezde öncelikli olarak demiryolu yol yapısı ve yol bozuklukları incelenmiştir. Hunt doğrusal yol modeli araç modeline adapte edilmiş ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca Konya-Polatlı hızlı tren hattından alınan ölçüm verileri için istatistiksel yöntemler kullanılarak bu verilerin karakteristiklerini taşıyan analitik bir model oluşturulmuştur. Yol bozukluklarının araç üzerindeki etkilerini araştırmak için aracın yarım-araç ve tam-araç modelleri elde edilmiştir. Aracın pasif araç yanıtlarında gözlemlenen zıt ilişkileri çözebilecek ve yolcu konforunu ve güvenliğini artırabilecek yarı-aktif ve aktif kontrolcüler tasarlanmıştır. Yarı-aktif kontrolcü olarak skyhook ve groundhook değişken değerli sönümleyiciler kullanılmıştır. Bu sönümleyicilerin en iyi değerlerini bulabilmek için lokal minimum bulma metodu ile doğrusal matris eşitsizlikleri kullanılmıştır. Araç yanıtlarının optimizasyonu için aktif kontrolcü tasarım problemine çözüm metodu olarak LQG metodu, H2, Hinf ile H2/Hinf modern kontrol yöntemleri uygulanmıştır. Yol-araç modelinde değeri net belirlenemeyen tekerlek-ray arası Hertz yay sabiti ile araç gövdesi kütlesinin belirsizliği için aracın politopik modelleri elde edilmiş ve bu modeller için aktif kontrolcüler sentezlenmiştir. Aktif kontrolcü boyutlarının büyük olması maliyetleri artıracağı için düşük boyutlarda kontrolcü tasarımları MATLAB HIFOO araç kutusu kullanılarak gerçeklenmiştir. Tüm teorik sonuçlar bode diyagramları ve araç yanıtları RMS değerleri açısından karşılaştırılmıştır. Gelecekte yapısal olarak hafifletilmiş araçların tasarımları planlanmakta olup, hafifletilmiş¸ araçlarda esnek modların etkileneceği bilindiğinden araç modeli esnek ve rijit modları kapsayacak şekilde güncellenmiştir. Aktif kontrolcü tasarımı ile hem rijit modları hem de esnek modlar baskılanmaya çalışılmıştır.
Özet (Çeviri)
The main objective of this thesis is to model and control the suspension systems of railway vehicles. Since track irregularities are the main vibration source for railway vehicles, the railway track structure and track irregularities were examined in detail in the thesis. The Hunt linear track model was adapted to the vehicle model and simulation studies were carried out. In addition, for the measurement data taken from the Konya-Polatlı high-speed main line, an analytical model with the characteristics of these data was created using statistical methods. To investigate the railway vehicle performances, half-car and full-car models of the vehicle were obtained. Semi-active and active controllers were designed that can increase passenger comfort and safety. The skyhook and groundhook variable value dampers are used for semi-active controllers. Gradient-based method and linear matrix inequalities were used to solve the problem that finding optimal values of these dampers. As a solution method to active controller design problem, H2, Hinf with H2/ Hinf modern control methods and the LQG method have been used. Polytopic vehicle suspension models were obtained for the uncertainty of the vehicle body mass and the Hertzian spring stiffness, whose value could not be determined clearly. Active controllers were synthesized for these polytopic models. We synthesized low-order controllers by using MATLAB HIFOO toolbox. All theoretical results were compared regarding bode diagrams and the RMS values of vehicle response. The vehicle model has been updated to include flexible and rigid modes. With the active controller design, rigid and flexible modes have been suppressed.
Benzer Tezler
- Bir raylı taşıt bogisinin sonlu elemanlar yöntemiyle yorulma analizi
Fatigue analysis of a railway vehicle's bogie with finite element method
SUAT SABIRLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Yüksek hızlı trenin rüzgâr ve esnek zemin etkisi altındaki titreşimlerinin yapay zekâ algoritmaları ile aktif kontrolü
Active control of high speed train vibrations under wind and flexible foundation using artificial intelligence algorithms
MUSTAFA EROĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP KOZAN
- Demiryolu araçları için yeniden tutunma kontrolünün ve kararlılık analizlerinin yapılması
Re-adhesion control and stability analysis for a railway vehicle
ÇAĞLAR UYULAN
Doktora
Türkçe
2017
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Bir yolcu vagonunun dinamik tasarımı ve titreşim konferunun analizi üzerine bir yaklaşım
Dynamic design verification and vibratory comfort analysis of a passenger coach by using the lumped and the continious systems models
ERDAL ABA
- Yük trenlerinde dikey yöndeki ray/teker etkileşiminin modellenmesi ve analizi
Modelling and analysis of the rail/wheel interaction of freight train in the vertical direction
MUSTAFA EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL ESEN