FBE- Mekatronik Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/163
Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir. Araştırma Konuları: -İnsansız Kara Taşıtları Projesi -Hibrit Araçları Projesi -İnsansız Hava Araçları Projesi (Helikopter, Uçak Ve Zeplin) -Elektrikli Minibüs Projesi -Otomotiv Mekatroniği -İnsansı Robot Projesi -Futbol Oynayan Robot Projesi -Görüntü İşleme -Hareket Denetimi ve Uygulamaları -Hızlı Kontrolcü Prototiplendirme vb.

Gözat

Yazar "Atabay, Orhan" ile FBE- Mekatronik Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Elektronik Diferansiyelli Elektrikli Araçların Modellenmesi Ve Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-02-14) Tural, Kübra ; Atabay, Orhan ; 10027088 ; Mekatronik Mühendisliği ; Mechatronics Engineering
    Bu çalışmada, elektronik diferansiyelli bir elektrikli taşıt modeli MATLAB®/Simulink programı kullanılarak elde edilmiştir. Doğrusal ve yanal taşıt dinamiğinin diferansiyel denklemlerinden yararlanılarak iki izli taşıt modeli elde edilmiştir. Elde edilen taşıt modeli, arka tekerlerin dönme miline yerleştirilmiş teker motor adı da verilen elektrik motorları ile tahrik edilmektedir. Bu elektrikli taşıt modeli, araç dinamiği, elektrik motoru ve bataryanın özelliklerini bir arada bünyesinde barındırmaktadır. Teker motorların kullanılması ile bu taşıt modelinde içten yanmalı motor, debriyaj, dişli kutusu, diferansiyel gibi yapılar bulunmamaktadır. Bu yapılar yerine taşıtın dönüş esnasında taşıt dengesinin sağlanması için elektronik diferansiyel olarak adlandırılan bir algoritma belirlenmektedir. Arka tekerlerde bulunan motorlar, bu algoritma birbirinden bağımsız olarak kontrol edilmektedir. Dönüş esnasında taşıtın dış tarafta kalan tekerlerin içte kalan tekerlerden daha hızlı hareket etmesi gerekmektedir. Simülasyon sonucunda elektronik diferansiyel yapısının istenen şekilde davrandığı gözlenmiştir.
  • Öge
    Thermal Modeling And Simulation Of Dry Friction Clutches In Heavy Duty Trucks
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-07-01) Güneş, Fatin Emre ; Atabay, Orhan ; 10078211 ; Mekatronik Mühendisliği ; Mechatronics Engineering
    Ağır vasıtalar oldukça zorlayıcı koşullarda faaliyet göstermektedirler. Aşırı yük miktarları ile trafiğe açık olmayan yüksek eğimli yollarda, arka arkaya dur-kalk manevraları ve güç-ağırlık oranlarının düşük olmasından dolayı da sık vites değişimleri ile karşılaşırlar. Bunun sonucu olarak da kuru sürtünmeli debriyajlar mekanik ve termal olarak yüksek gerilimler altında kalırlar. Kuru debriyajlar çalışırken, iyi seviyede konfor ile yüksek motor torkunu mekanik bir arıza olmadan iletmek zorundadırlar. Buna karşı olarak, aşınmaya bağlı olmakla birlikte debriyaj üzerinde aşırı miktarda kayma sonucunda oluşan termal yük ile debriyaj diski beklenen ömründen daha önce hasarlanabilir, hatta parçalanabilir. Müşteri gözünden bakılırsa, ağır taşıtların kullanılabilirlik durumu yapılan iş için çok önemlidir. Mekanik tasarım olarak belirli bir doygunluğa ulaşmış parçaların ömrünü uzatmak, yazılım ile buna getirilen çözüm olan komponent korumasını ön plana getirmektedir. Debriyajlar için mekanik ve termal korumalar, otomatikleştirilmiş şanzımanlar için mevcuttur, fakat üretilen çoğu manuel şanzımanlı araçta bu korumalar bulunmamaktadır. Fakat, manuel şanzımanlı araçlar da bu zorlayıcı koşullara maruz kalmaktadır ve tamamen sürücünün kullanım şekline ve sürüş koşullarına bağlıdır. Komponent koruma fikri, 2000’lerin başında otomatikleştirilmiş şanzımanların ticarileşmesine dayanmaktadır. Başlangıçta, termal modeller özellikle debriyaj kontrolörünün daha doğru çalışması için gerekliydi. Komponent koruma sistemlerinin motivasyonu maliyet azaltma, performans iyileştirme ve parça ağırlıklarını azaltmaktır. Bu tezde, manuel şanzımanlı araçlardaki debriyajı korumak ve termal fenomenler üzerinde çalışmak için, ağır vasıtların aktarma organları ve kuru sürtünmeli debriyajlar thermal olarak modellendi. Bu modeller ayrı ayrı doğrulandı ve çevrimdışı kullanımlar için bir araya getirildi. Doğrulama için yapılan araç testleri, sıcak ve soğuk hava koşullarında gerçekleştirildi. Kullanım güvenliğini artırmak ve kullanım ömrünü artırmak komponent korumanın değerli özelliklerindendir. Motor modeli rölantı kontrolü, sürtünme ve yanma modellerinden oluşmaktadır. Rölanti kontrolü, aracı rölanti kendi başına sürebilecek şekilde ayarlanmıştır.Sürücü modeli ise vites seçimi, debriyaj kontrolü,gaz ve fren pedal kontrollerini yapabilmektedir. Kalkış, vites yükseltme ve vites küçültme için ayrı ayarlamalar bulunmaktadır. Sürücü eğime, arac yüküne göre aracın kontrolünü sağlamaktadır. Debriyaj modelinde, diyafram yayı modellenmemiştir. Amaç, debriyajın doğru davranışları gösterebilirken, basit tork iletim modeline sahip olmasıdır. Sürücü modeli, debriyajı kavrama noktası öncesi ve sonrasında farklı hızlarla kontrol etmektedir ve bu hızlar araç yüküne ve yolun eğimine göre değişmektedir. Böylece, aracın olabildiğince uygun koşullarda modellenmesi amaçlanmıştır. Debriyaj pozisyonu normalize edilmiş olup, kayma ve kitlenme süreçlerinde model farklı denklemler üzerinden çalışmaktadır.Debriyajın kitlenmesi, kayma hızına, motor torkuna ve debriyajın iletebileceği maksimum tork kapasitesine göre karar verilmektedir. Şanzıman modeli, ayrı bir serbestlik derecesine sahip değildir. Şanzıman giriş hızı ile debriyaj hızları aynıdır. Şanzıman çıkış hızı ise diferansiyel giriş hızı ile aynı hıza sahiptir. Araç giderken vites boşa atıldığında ve derbiyaja basılıyor ise şanzıman giriş hızı hesaplanmayıp, sıfıra eşit olacaktır. Termal analizler için şanzıman giriş şaftının ayrı bir dinamiğine sahip olmasına gerek yoktur. Difarensiyel basitçe modellenmiştir. Şanzıman çıkış hızını küçültürken, torku artırmaktadır. Frenleme ise, diferansiyel çıkışı üzerinden yapılmaktadır. Araç modeli ise hava sürtünmesi, yuvarlanma direnci ve yol eğimine maruz kalmaktadır. En basit şekilde modellenmiş olup, araç değerleri testler ile doğrulanmıştır. Araç hızı, tekerleğe gelen tork ve toplam araç kütlesinin etkisiyle hesaplanan ivmenin integrali alınarak hesaplanmaktadır. Debriyajın termal modelinde, volan, baskı balatası, debriyaj, debriaj muhafazası içindeki hava ve muhafazanın kendisi çalışılmıştır.Öncelikle, belirli varsayımlar ele alnmıştır. Bu varsayımlar, modelin doğrusal olmasında büyük öneme sahiptir. Kendi içinde tutarlı olan bu varsayımlar sonucunda, her termal elemanın ayrı ayrı termal modelleri çıkartıldı. Bu modeller elektrik devrelerine analoji yapılarak oluşturuldu. Elektrik devreleri ile analoji yapıldığında, termal modeli oluşturmak daha basit hal alırken Simulink’te modelleme de kolaylaştırmaktadır. Her eleman için yapılan termal modeller ayrı ayrı çalışılmış olup, derbriyaj termal modeli, bu modellerin birleşiminden oluşmaktadır. Bu model anlatılırken, örnek olarak bir kalkış incelenmiştir. Aracın tek bir kalkışı esnasında, her eleman için sıcaklık değişimleri benzetilmiştir. Motor ve aktarma organları model için, araç ile testler yapıldı ve bu testler ile sürücü modelinin vites seçimleri doğrulanmaya çalışıldı. Bu testler, 0-90 km/s hızlanma ve şehir için, sehir dışı ve otoban kullanımlarını içeren bir sürüş profilidir. 0-90 km/s hızlanma testi ile vites seçimleri ve 90 km/s’a ulaşması süresinin az bir hata ile benzetilmesi amaçlanmıştır. Sürüş profili ise, çoğu vites değişimi içermesi ve kalkış manevraları ile termal model için oldukça faydalı bir test olmuştur. Bu test sonuçları ile araç kalkış yaptıkça, sistemdeki sıcaklıkların artttığının ve araç hızı artıkça soğumanın arttığı gözlenebilmiştir. Muhafaza içindeki hava ve muhafaza sıcaklıkları kullanılarak termal model doğrulanmıştır. Araçta ölçülen değer ile benzeti yapılan değer arasında maksimum ±20 °C aralığı içindedir ki bu değer kabul edilebilinir değerler içindedir. Motor hızı ve araç hızı bazlı testler yapıldı. Bu testlerin amacı, muhafaza içindeki hava ve muhafaza sıcaklıklarının ölçülerek, termak modelin araç üzerinde doğrulanması ve fenomenlerin çalışılmasıdır. Motor hızı ile soğumanın direk olarak bağlantılı olduğu gözlenmiştir. Rölanti hızı, 1500 devir/dk ve çalışmayan motor ile yapılan testler sonucunda, en hızlı soğumannın motor kapalıyken olduğu gözlenmiştir. Motor çalışırken ise, en iyi soğuma yüksek devirlerde elde edilmiştir. Motor hızı yapılan testler yanında, yaklaşık 1 tonluk kütleye sahip olan motordan yayılan ısının gözardı edilemez etkisi de testler ile gözlenmiştir. 1 saat boyunca motoru rölantide çalıştırma sonucunda, muhafaza ve muhafaza içindeki hava sıcaklıkları,soğutma sıvısının sıcaklığının yarısını geçmiştir.Bu testlere göre, volan ve muhafaza termal modellerinde, motor ısısının etkisini ortaya çıkarabilecek modellemeler de çalışıldı. Yokuşta kalkış testleri 1., 2. ve 3. vitesler ile testler gerçekleştirilmiştir. Farklı viteslerde yapılmasının amacı, daha düşük oranlı vites seçildikçe, kalkış esnasında debriyaj üzerinde oluşan ısı değerlerinin arttığını göstermektir. Ayrıca kalkış sıklığının önemini de göstermek için aynı sürede fakat farklı sayıda kalkışlar yapıldı. 1. vites ile 5 defa, 2. ve 3. Viteslerle ise 4 defa kalkış yapılmıştır. 3. vitesteki kalkış esnasındaki sıcaklıklar 2. vitese göre yüksekken, 1.vitese göre düşük kalmıştır. Çünkü aynı zamanda 1. viteste sistemin soğumasına izin verilmeden kalkışlar yapıldığından dolayı sistem aldığı yakın oranda ısıya rağmen, soğumanın düşük olmasından en sıcak sonuçlara ulaşmıştır. Araç hızının etkisi ise daha uzun sürede ortaya çıkmaktadır. Burada dikkat edilmesi gereken, farklı araç hızlarında aynı motor hızında test etmektir.50 ve 70 km/s hızlarda yapılan test sonuçları gösterilmiştir. Beklenildiği gibi yüksek hızlarda muhafazadan dış ortama yayılan ısı daha fazla olmaktadır. Bu sebeplerdendir ki, sürücüye uyarı olarak kalkışları bırakıp, sürmeye devam etmesi veya kalkış yapmak zorundaysa en düşük vitesi seçerek daha düşük frekansta kalkışlar yapmasını sağlamak olacaktır. Modelde kullanılan malzemelerin fiziksel özellikleri, boyutları ve kütleleri dışında kalan ısı transfer katsayıları literatürden bulunan değerlerin optimize edilmesi ile benzetimlerde yapılan ölçümlere yakınsama sağlanabilmiştir. Farklı sıcaklıklarda, motor ve araç hızlarında yapılan testlerle model parametreleri optimize edilmiştir. Bunun üzerine yapılan yeni testlerle optimize edilen model karşılaştırılmış ve sonuçlar istenilen sınırlar içerisinde olduğu gözlemlenmiştir. Testlerde kötü koşullar olarak, yokuşta farklı viteslerle kalkışlar, yüklü ve yüksüz olarak yapılmıştır. Öncelikle yokuş testleri yapıldıktan sonra, düz yolda da aynı testler yapılmıştır. Bunlardan sonra belirli bir rotada ve düşük, orta ve yüksek hızları kapsayacak araç hız profillerini içeren testler yapılmıştır. Bu rotası belli olan testler, Türkiye’nin çeşitli bölgelerinde sıcak ve soğuk havalarda yapılmıştır. Böylece, optimize için kullanılan testlerin mümkün olduğunca çeşitli manevraları içermesi sağlanmıştır. Bu çalışmalar sonucunda ve termal modelin doğrulanması ile, model motor kontrol unitesi için C koduna dönüştürüldü. Bununla birlikte, termal model gerçek hayatta test edilmeye başlandı ve aylarca test edildi. Maden ocaklarında yapılan testlerde iyi sonuçlar elde edilince uyarı algoritması da eklenerek testlere devam edildi. Bahsedildiği gibi manuel şanzımanlı araçlar da benzer sorunlarla karşılaşmaktadır. Yüksek tork, kötü kullanım ve eğimli yollarla çalışan bir vasıtanın debriyajının arıza göstermesi muhtemeldir. Sürücü aracı düzgün harerekete geçirse bile, arka arkaya yapılan kalkışlar termal olarak debriyajı zorlamaktadır. Genel olarak, sürücü bunun farkında olmaz. Çünkü, yanık debriyaj kokusunu debriyaj sürücünün arka hizasında kaldığı için alamaz. Binek araçlarda debriyaj genelde önde olduğundan, koku alınabilinir ve sürücü buna tepki olarak debriyajı zorlamayı bırakır. Eğer, ağır vasıtalarda sürücünün debriyajın zorlanması ile ilgili bir uyarı verilebilinirse, bu sürücünün zorlamasını engelleyebilir. Öncelikle bu amaç için tez çalışmaları sürdürülmüştür. Sürücüyü uyarı mekanizmaları ve hata durumda oluşabilecekleri engellemek için algoritmalar eklendi. Yapılan bu debriyaj koruma ile, daha fazla kullanım ömrü ve daha güvenli bir kullanım amaçlanmıştır. Bu tezde bunun nasıl yapıldığı ve debriyajın termal davranışlarını açıklanmıştır.