Taşıt titreşimlerinin durum ve çıkış türevi geri beslemesi ile doğrusal parametre değişimli dayanıklı kontrolü

Abstract

Taşıt süspansiyon sistemlerinin tasarımı sürüş konforu ve güvenliği arasında kaçınılmaz bir ödünleşme içermektedir. Sürüş konforunun iyileştirilmesi için taşıt gövdesi ve sürücü yol kaynaklı titreşimlerden izole edilmelidir. Yol ile lastik arasındaki temasın kaybı ve mekanik hasardan korunmak için lastik ve süspansiyon sıkışması izin verilebilir limitlerde tutulmalıdır. Sonuç olarak, süspansiyon tasarım problemi, sürüş güvenliği limitlerine ulaşmadan yol kaynaklı titreşimlerin konfor üzerindeki etkisini minimize etmek olarak tanımlanmaktadır. Söz konusu problemin çözümünde optimal ve dayanıklı kontrol teknikleri son derece etkin bir şekilde kullanılabilmektedir. Son 25 yılda, Doğrusal Matris Eşitsizlikleri (DME) tabanlı yaklaşım optimal ve dayanıklı kontrolör tasarımında önemli bir rol oynamaktadır. Literatürdeki çalışmalar, DME tabanlı yaklaşımlar ile aktif süspansiyon tasarımına son derece umut vaat eden çözümler getirebildiğini göstermiştir. DME tabanlı aktif süspasnyion uygulamalarında yoğunlukla durum geri beslemeli ve tam mertebeli dinamik çıkış geri beslemeli kontrol kanunları kulaılmaktadır. Durum geri beslemeli kontrol kanunları konum ve hız sinyallerinin ölçüme elverişli olduğu kabulü ile tasarlanmaktadır. Pratikte ise ivmeölçerler en yoğun kullanılan sensörlerdir ve konum sinyallerinin hassas bir şekilde elde edilmesi pek mümkün olmamaktadır. Tam mertebeli dinamik çıkış geri beslemeli kontrolörler kullanıldığında ise kapalı çevrim sistem mertebesi iki kat artmaktadır. Dahası, tam mertebeli kontrolörler gömülü sistemlerde karmaşık bir gerçeklenme sürecine sahip oldukları için uygulamada tercih edilmezler. Durum Türevi Geri Beslemeli (DTGB) ve Çıkış Türevi Geri Beslemeli (ÇTGB) kontrol kanunları ise özellikle son onbeş yıldır araştırmacıların yoğun ilgisini çekmektedir. Yukarıda bahsi geçen unsurlar düşünüldüğünde DTGB ve ÇTGB kontrolörlerin umut vaat eden özelliklerini sıralayabiliriz. İlk olarak, konum ve hız sinyallerine kıyasla ölçüme daha elverişli olan hız ve ivme sinyallerinin geri beslenmesi gerekmektedir. İkinci olarak, söz konusu kontrol kanunları sıfırıncı mertebeden statik yapıda oldukları için kapalı çevrim mertebesinde artış görülmemektedir. Bugüne kadar durum ve çıkış türevi geri beslemeli kontrol kanunları ile geleneksel kutup yerleştirme, Cebirsel Riccati Eşitlikleri (CRE) tabanlı LQ optimal kontrol, DME tabanlı dayanıklı kutup yerleştirme gibi problemler ele alınmıştır. Bu yüksek lisans tezinde ise DME tabanlı LQ optimal kontrol ve L2 kazançlı bozucu bastırma problemlerini DME tabanlı dış bükey optimizasyon yaklaşımı ile DTBG ve ÇTGB kontrol kanunlarının tasarımı için dayanıklı ve parametre bağımlı tasarımlar sunulmuştur. Önerilen yöntemler ile aktif süspansiyon sistemlerine son derece etkin ve uygulanabilirliği yüksek çözümler getirildiği yapılan sayısal benzetim çalışmalar ile ortaya konmuştur