Bir arazi aracında aktif viraj denge çubuğunun kontrolü

Abstract

Günümüzde araçların savrulması ve devrilmesi sonucunda birçok trafik kazası meydana gelmektedir. Arazi araçları; kullanıldıkları yol şartlarından dolayı devrilme, savrulma gibi tehlikeli durumlara yoğun olarak maruz kalmaktadır. Arazi araçlarının savrulmasını ve devrilmesini engellemek için bir süspansiyon elemanı olarak pasif ve aktif viraj denge çubukları kullanılmaktadır. Bu çalışmada, aktif viraj denge çubuğunun tasarlanması ve kontrolü ele alınmıştır. Bu kapsamda bir arazi aracı için aktif viraj denge çubuğu tasarlanmıştır. Tasarlanmış viraj denge çubuğu için ADAMS/Car yazılımı kullanılarak çoklu cisim dinamik modeli oluşturulmuş ve oluşturulan bu modeller bir arazi aracına entegre edilmiştir. Aktif viraj denge çubuğunun kontrolü ve aracın dinamik analizleri için Matlab&Simulink ve Adams Co-simülasyonu kullanılmıştır. Aracın dinamik analizi için ISO şerit değiştirme, Fish Hook manevrası ve Step manevrası olmak üzere üç adet görev profili tercih edilmiştir. Matlab&Simulink ortamında PID kontrol, klasik bulanık kontrol, PD tip bulanık kontrol ve PI-PD tip bulanık kontrolör tasarlanmıştır. Belirtilen kontrol yöntemleri kullanılarak taşıt yalpa açısı ve hızına göre viraj denge çubuğu üzerindeki lineer aktüatörün uygulaması gereken kuvvet değerleri hesaplanmıştır. Böylece taşıtın yaptığı manevralarda oluşan yalpa açısının azaltılması amaçlanmıştır. Tasarlanmış olan bu kontrolörlerin performansı, bahsedilmiş olan görev profilleri kullanılarak yapılan dinamik analizlerle test edilmiştir. Yapılan dinamik analizler sonucunda değişik kontrolörlerin denetimi altındaki aktif viraj denge çubuğunun pasif viraj denge çubuğuna kıyasla yalpa açısını önemli ölçüde azalttığı görülmüştür. Bütün analiz sonuçları incelendiğinde, PI-PD tip bulanık kontrolörün yalpa açısı ve hızını azaltmakta en iyi performansı gösteren kontrolör olduğu görülmüştür.

Nowadays, many traffic accidents occur as a result of rollover and undesteering of vehicles. Off-road vehicles are heavily exposed to dangerous situations such as rollover and understeering due to the road conditions they use. Passive and active anti-roll bars are used as a suspension element to prevent the rollover and understeering of off-road vehicles. In this study, the design and control of the active anti-roll bar is considered. In this context, an active anti-roll bar is designed for an off-road vehicle. A multibody dynamic model was created by using ADAMS/Car software for the designed anti-roll bar and that model was integrated into an off-road vehicle. Matlab&Simulink and Adams Co-simulation are used for control of the active anti-roll bar and dynamic analysis of the vehicle. For the dynamic analysis of the vehicle, three mission profiles were selected: ISO Lane Change, Fish Hook and Step maneuver. PID control, classical fuzzy control, PD type fuzzy control and PI-PD type fuzzy controller are designed in Matlab & Simulink environment. By using these control methods, the force values which are required to be applied by the linear actuator on the anti-roll bar were calculated according to the vehicle roll angle and rate. Thus, it is aimed to reduce the roll angle caused by the maneuvers made by the vehicle. The performance of these designed controllers was tested by dynamic analysis using the mission profiles mentioned before. As a result of the dynamic analysis, it was observed that the active anti-roll bar under the control of different controllers significantly reduced the roll angle compared to the passive anti-roll bar. When all the analysis results are examined, it is seen that the PI-PD type fuzzy controller is the best performance controller in reducing the roll angle and rate.