Raylı taşıt süspansiyon sistemlerinin gürbüz kontrolü

Abstract

Bu çalışmanın amacı bir raylı taşıt süspansiyon sistemine sırasıyla PID , 'Model Erişimli Adaptif Kontrol' ve 'Model Erişimli Gürbüz Kontrol' kontrolcülerinin tasarlanması, uygulanması ve sonuçların kontrolcüsüz durumla karşılaştırılarak seyir konforunun iyileştirilmesidir.Bu çalışmada titreşim izolasyonu için yeni bir `Model Erişimli Gürbüz Kontrol` kuralı tanımlanmış ve bir raylı taşıta uygulanmıştır. `Model Erişimli Gürbüz Kontrol` kuralı analitik işlemler sonucunda Lyapunov fonksiyonundan elde edildiği için sistemin kararlılığı sağlanmıştır. Raylı taşıt modeli olarak çeyrek taşıt modeli kullanılmış ve kontrolcülerin belirlenen bir ideal skyhook hareketini yakalaması hedeflenmiştir. Modele önce sinüzoidal sonra rampa girişi olmak üzere iki farklı yol girişi uygulanmış, vagon gövdesi, boji gövdesi ve aks-tekerlek takımının bu yol girişleri karşısındaki zaman ve frekans cevapları bilgisayar simülasyonunda incelenmiştir. Simülasyonlar sonucunda uygulanan kontrolcülerin süspansiyon daralmasına yol açmadığı, titreşim sonucu süspansiyon açıklığının ilk noktaya geldiği görülmüş ve vagon gövdesi ivme değeri azaltılarak seyir konforu arttırılmıştır. Gürbüz kontrolcünün ve adaptif kontrolcünün zaman alanında hedeflenen skyhook hareketini çok daha hızlı bir şekilde yakaladığı ve çok az bir izleme hatası ile hedefe ulaştığı gözlenmiştir. Frekans alanında ise adaptif kontrolcü ve gürbüz kontrolcünün vagon gövdesine ait frekans tepesini bastırdığı gözlenmiştir. Gürbüz kontrolcü tekerlek kütlelerine ait rezonans frekansı genlik değerini düşürmesi nedeniyle adaptif kontrolcüye göre daha başarılı bir sonuç vermiştir.

The aim of this work is to design and implament 'PID Control', 'Model Reaching Adaptive Control' and 'Model Reaching Robust Control' methods to a railway vehicle's suspension system and to improve ride control and to compare the results with passive system. A novel approach `Model Reaching Robust Control` for vibration isolation systems has been developed and applied to a railway vehicle. The stability of the system has been guaranteed by using the Lyapunov method.Quarter car model is used for the railway vehicle and it is aimed that the controllers to reach an ideal skyhook dynamics. The vehicle which is modeled as a quarter car has exposed two different road inputs. First a sinusoidal road input and secondly a limited-ramp road input. Afterwards time and frequency responses of wagon body, bogie body and axle-wheel body for these road inputs are examined at computer simulation. Simulation results show that the robust controller and adaptive controller catch the target dynamics much faster and with less tracking error at time responses. At frequency responses, it is observed that adaptive controller and robust controller have achieved to suppress the wagon body frequency peak but in addition to these the robust controller has achieved to reduce the amplitude of axle-wheel body frequency peak.