Multiobjective output feedback control via LMI optimization and quarter-car active suspension system

Abstract

Bu tezde, doğrusal matris eşitsizlik tabanlı otomatik kontrol yaklaşımı ve bu yaklaşımın bir uygulaması olarak düşey ivme ölçümlü çeyrek araç modeli aktif süspansiyon sistemi tasarımı çalışılmıştır. Tasarım amaçları H_? performansı, H_2 performansı, zaman bölgesi kısıtları ve kapalı çevrim kutup alanındaki kısıtların bir karışımıdır. Tasarımı gerçekleştirebilmek için iki serbestlik dereceli çeyrek araç modelinin matematiksel ifadesi kullanılmış ve sistem beyaz gürültü yol girdisine göre tanımlanmıştır. Doğrusal matris eşitsizlik yaklaşımı ile geri beslemeli kontrolcü tasarımı yapılması amaçlanmıştır. Bu kontrolcünün süspansiyon ve tekerlek deformasyonunu istenilen değerlerde tutarken, yolcu konforunu sağlamak amacıyla düşey ivmeyi mümkün olduğu kadar küçültebilmesi gerekmektedir. MATLAB simülasyonları kullanılarak, aktif süspansiyon ve pasif süspansiyon sistemleri karşılaştırılması yapılmıştır. Önerilen yaklaşım, kısıtları verilen değerlerde tutarken mümkün olan en iyi yol konforunu sağlamaktadır.

In this thesis, the linear matrix inequality approach to multiobjective synthesis of linear output-feedback controllers is investigated. Design objectives are a mixture of the H_? performance, H_2 performance, the time-domain constraints, and the constraints on the closed-loop pole locations. As an application of the LMI approach, the quarter-car model active suspension system design with vertical acceleration measurement is studied. Two degree of freedom quarter-car model is defined and parametrized to the white noise velocity road inputs. Multiobjective output feedback controller is designed in order to minimize the rms vertical acceleration for achieving better ride comfort while keeping the tire deflection rms gain and the suspension travel rms response below some given bounds. MATLAB simulations of active and passive suspension systems are compared. The proposed approach achieves best possible ride comfort while keeping the constrained variables within the given bounds.