Aktif süspansiyonlu mekatronik sistemin akıllı kontrolü
Intelligent control of an active suspension mechatronic system
- Tez No: 995517
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÜNLÜTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hız düşürücüler, Kontrol stratejileri, Makine öğrenmesi yöntemleri, Metasezgisel algoritmalar, Süspansiyon sistemleri, Speed reducers, Control strategies, Machine learning methods, Metaheuristic algorithms, Suspension systems
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, gerçek zamanlı çeyrek taşıt modeli üzerinde çalışan bir Aktif Süspansiyon Sistemi için iki farklı tamamlayıcı akıllı kontrol yaklaşımı geliştirilmiş ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Çalışmada ilk olarak,“Ulaşım Mühendisleri Enstitüsü”standartlarına göre gerçek Dikey Hız Yavaşlatıcılar modellenmiş ve hız tümseği, geniş hız tümseği, hız yastığı ve yükseltilmiş yaya geçidi profilleri Aktif Süspansiyon Sistemine yol girdisi olarak uygulanmıştır. Bu yapı altında Oransal-İntegral-Türev, Kesir Dereceli Oransal-İntegral-Türev, Sigmoid Oransal-İntegral-Türev, Sigmoid tabanlı Kesir Dereceli Oransal-İntegral-Türev, Eksponansiyel Oransal-İntegral-Türev ve Lineer Kuadratik Regülatör kontrolcüler tasarlanmış; kontrolcü parametreleri Yapay Arı Kolonisi, Altın Çakal, Mayıs Sineği, Parçacık Sürüsü ve Balina Optimizasyonu olan meta-sezgisel algoritmaları ile eniyilenmiştir. Dikey Gövde İvmesi, Dikey Lastik İvmesi, Süspansiyon Hareketi, Dinamik Yük Katsayısı ve hata indeksleri (Mutlak Hatanın Toplamı, Hata Karelerinin Toplamı, Zaman Ağırlıklı Mutlak Hatanın Toplamı, Zaman Ağırlıklı Hata Karelerinin Toplamı) Pasif Süspansiyon Sistemi ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, Mayıs Sineği Optimizasyonu tabanlı Eksponansiyel Oransal-İntegral-Türev kontrolcüsünün tüm performans ve hata indekslerinde diğer kontrolcülere ve Pasif Süspansiyon Sistemine göre üstün olduğunu ve parametre belirsizliklerine karşı en yüksek gürbüzlüğü sunduğunu göstermiştir. İkinci olarak, Uluslararası Standartlar Örgütü (ISO) 8608'e göre tanımlanan stokastik yol sınıfları (ISO-A, ISO-B, ISO-C, ISO-D) için Makine Öğrenmesi ve Optimizasyon tabanlı Anahtarlamalı Lineer Kuadratik Regülatör kontrolcüsü önerilmiştir. ISO 8608 tabanlı yol modeli kullanılarak tanımlanan amaç fonksiyonu, Yapay Arı Kolonisi, Altın Çakal, Gri Kurt, Mayıs Sineği, Parçacık Sürüsü, Balina ve Ölüm Oyunu Optimizasyonu algoritmaları ile minimize edilmiş; istatistiksel analizler Ölüm Oyunu Optimizasyonu algoritmasının Lineer Kuadratik Regülatör kontrolcüsünün ağırlık matrislerini en iyi şekilde ayarladığını göstermiştir. Aktif Süspansiyon Sistemi ivme verilerinden elde edilen istatistiksel özelliklerle oluşturulan veri seti üzerinde eğitilen sınıflandırıcılar arasında Destek Vektör Makinesi, makro metriklerde en yüksek başarıyı göstermiş ve yol sınıflandırıcı olarak seçilmiştir. Destek Vektör Makinesi ve İstatistiksel Karar Verici Modülüne sahip Ölüm Oyunu Optimizasyonu tabanlı Anahtarlamalı Lineer Kuadratik Regülatör yapısı, hem değişken hem de sabit hız senaryolarında Pasif Süspansiyon Sistemi ve referans Lineer Kuadratik Regülatöre kıyasla Dikey Gövde İvmesi, Dikey Lastik İvmesi, Süspansiyon Hareketi ve Dinamik Yük Katsayısı indekslerinde belirgin iyileşmeler sağlamış; özellikle 4–12 Hz bandındaki titreşim enerjisini azaltarak sürüş konforu, yol tutuşu ve sistem kararlılığını anlamlı düzeyde artırmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, two different complementary intelligent control approaches were developed and experimentally validated for an Active Suspension System operating on a real-time quarter-car model. First, real Vertical Speed Reducers were modeled according to the Institute of Transportation Engineers standards, and speed bump, wide speed hump, speed cushion, and raised pedestrian crossing profiles were applied to the Active Suspension System as road inputs. Under this framework, Proportional–Integral–Derivative, Fractional-Order Proportional–Integral–Derivative, Sigmoid Proportional–Integral–Derivative, Sigmoid-Based Fractional-Order Proportional–Integral–Derivative, Exponential Proportional–Integral–Derivative, and Linear Quadratic Regulator controllers were designed; the controller parameters were optimized using metaheuristic algorithms, namely Artificial Bee Colony, Golden Jackal Optimization, Mayfly Optimization, Particle Swarm Optimization, and Whale Optimization Algorithm. Vertical Body Acceleration, Vertical Tire Acceleration, Suspension Movement, Dynamic Load Coefficient, and error indices (Integral of Absolute Error, Integral of Squared Error, Integral of Time-weighted Absolute Error, Integral of Time-weighted Squared Error) were compared with those of a Passive Suspension System. The results show that the Mayfly Optimization based Exponential Proportional–Integral–Derivative controller outperforms all other controllers and the Passive Suspension System in terms of both performance and error indices, and provides the highest robustness against parameter uncertainties. Secondly, a Machine Learning and Optimization-based Switched Linear Quadratic Regulator controller is proposed for stochastic road classes (ISO-A, ISO-B, ISO-C, ISO-D) defined according to International Organization for Standardization (ISO) 8608. Using the ISO 8608-based road model, an objective function is formulated and minimized by Artificial Bee Colony, Golden Jackal, Grey Wolf, Mayfly, Particle Swarm, Whale, and Battle Royale Optimization algorithms. Statistical analyses show that the Battle Royale Optimization algorithm tunes the weighting matrices of the Linear Quadratic Regulator controller in the most effective way. Among the classifiers trained on a dataset constructed from statistical features extracted from the Active Suspension System acceleration measurements, the Support Vector Machine achieved the highest macro-level performance metrics and was selected as the road classifier. The Battle Royale Optimization based Switched Linear Quadratic Regulator structure, equipped with the Support Vector Machine and a Statistical Decision-Making Module, provides significant improvements in Vertical Body Acceleration, Vertical Tire Acceleration, Suspension Movement, and Dynamic Load Coefficient indices compared to the Passive Suspension System and the reference Linear Quadratic Regulator, under both variable and constant speed scenarios; in particular, it reduces the vibration energy in the 4–12 Hz band, thereby markedly enhancing ride comfort, road-holding, and overall system stability.
Benzer Tezler
- Yarı aktif süspansiyonlu engelli arabası tasarımı ve yapay sinir ağları kullanarak titreşim kontrolü
Design of a semi-active suspension wheelchair and vibration control using artificial neural networks
TÜRKÜ ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mekatronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAHİN YILDIRIM
- Havalı süspansiyonlu ağır ticari araçlar için yükseklik kontrol sistemi yazılımı geliştirilmesi ve devreye alınması
Development and implementation of electronic level control system for air suspended heavy commercial vehicles
CANSU ŞAHBAZ BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN ÜVET
- 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
- Pasif ve aktif süspansiyon sistemlerinin farklı araç hızlarına ve sönüm katsayılarına bağlı olarak karşılaştırılması
Comparison of passive and active suspension systems based on different vehicle speeds and damping coefficients
SERHAT ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Gelişim ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMDİ ALPER ÖZYİĞİT
- Development and control of an active torsional vibration damper for vehicle powertrains
Taşıt güç aktarma sistemleri için aktif torsiyonel titreşim damperi geliştirilmesi ve kontrolü
ALİŞAN YÜCEŞAN
Doktora
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN