FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "ağır ticari taşıtlar" ile FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeSürülebilirliğin İyileştirilmesi İçin Model Bazlı Aktarma Organları Analizi Ve Kontrolcü Geliştirme(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-06-20) Caba, Ziya ; Güney, Ahmet ; 10109183 ; Makina Mühendisliği ; Mechanical EngineeringSon yıllarda ağır ticari taşıt pazarında ortaya çıkan talep, imalatçıları daha yüksek motor gücüne ve anma momentine sahip araçları üretmeye yöneltmektedir. Bu talep kullanıcıların asıl beklentileri olan tekerleklere aktarılan momentin büyüklüğü ile ilgili performans ihtiyacına yöneliktir. Diğer taraftan, ses – titreşim – gürültü, taşıt dinamiği gibi diğer taşıt özellikleri ile ilgili müşteri beklentilerinde de artma olmuştur. Bu beklentiler yanında sürülebilirlik (driveability) de aracın önemli özelliklerinden biri olmuştur. Ürün geliştirme çalışmalarının erken fazlarında sürülebilirliğin ve aktarma organlarındaki yüksek tahrik momentlerinin etkisi ile müşteri tarafından daha rahat fark edilebilecek olası sürülebilirlik kusurlarının analiz edilmesi zorunlu hale gelmiştir. Sürülebilirlik kavramı aracın kalkış, ivmelenme ve vites değiştirme gibi ana manevralara verdiği tepkileri içermektedir. Bu ana manevralar, sabit viteste hızlanma, vites değiştirdikten sonra hızlanma, konforlu kalkış, performanslı kalkış, vites yükseltme ve vites azaltma gibi alt manevralara ayrılabilir. Bir aracın sürülebilirlik özellikleri bütün bu manevralardaki davranışları için ayrı ayrı incelenebilir. Sürülebilirlik kusurlarının en önemlilerinden bir tanesi, sürücünün aniden gaz pedalına bastığı veya ayağını aniden gaz pedalından çektiği anlarda, aktarma organlarındaki ani yük değişikliklerinin etkisi ile meydana gelen titreşimler ve araç ivmesindeki düzensizliklerdir. Bu çalışma kapsamında aniden gaz pedalına basma manevralarına odaklanılacaktır. Çalışma bulguları, aniden gaz pedalından ayağı çekme manevrasını da kapsayacaktır çünkü aniden gaz pedalına basma ile gaz pedalından ayağı aniden çekme arasında sadece momentin değişiminin yönü farkı vardır. Bu çalışmada, sürülebilirlik ve sürülebilirlik kusurları ile ilgili analizleri yapabilmek amacıyla Matlab/Simulink ortamında farklı aktarma organları bileşenlerini üç farklı detay seviyesinde yansıtacak araç modelleri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu modellerin analizleri ile elde edilen geçici hal manevra sonuçları, taşıt test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Aks millerinin de elastik olarak modellendiği taşıt modeli sonuçlarının sürülebilirliğin ve sürülebilirlik kusurlarının analizi için yeterli olduğu ve detaylı bir lastik modelinin gerekli olmadığı gösterilmiştir. Çalışmanın bir sonraki aşamasında, sürülebilirliğin iyileştirilmesi için aktarma organlarına ilişkin elemanların atalet, yay katsayısı, sönüm katsayısı gibi fiziksel özellikliklerinde yapılacak değişikliklerin sürülebilirliğe olan etkileri incelenmiştir. Bu çalışma neticesinde yapılacak değişikliklerin sürülebilirlik kusurlarını çözmekte yetersiz kalacağı ve kusurların sistem üzerinde değil, titreşimin kaynağında çözülmesi gerektiği gösterilmiştir. Çalışmanın başka bir faydası da, aktarma organları karakteristik özelliklerinin değişikliklerinin sürülebilirliği ne yönde ve nasıl etkilediğinin belirlenmiş olmasıdır. Sürülebilirlik kusurlarından, aniden gaz pedalına basma ve aniden gaz pedalından ayağı çekme manevralarında ortaya çıkan titreşimlerin, aktarma organlarının özelliklerinin değiştirilmesi neticesinde çözülemeyeceği anlaşılmıştır. Sorunun kaynağından çözülmesi amacıyla sürücünün moment talebinin kontrol edilmesi gerektiği ortaya çıkmıştır. Bu noktada, sürücünün moment talebinin filtre veya rampa fonksiyonları ile sınırlanmasının performans şikayetleri oluşturacağı gösterilmiştir. Bu nedenle de modern kontrol yöntemleri ile çözümler incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında literatürde incelenen modern kontrol yöntemleri, ağırlıklı ve esas olarak birbiri ile çelişen iki ihtiyacın, konfor ve performansın uygun metriklerle tanımlanması, bunların bir maliyet fonksiyonunun çıkarılması ve maliyet fonksiyonunu minimumda tutacak çözümün uygulanması yoluyla optimal kontrol prensiplerini içermektedir. Fakat bu prensiplerin uygulandığı durumlarda, maliyet fonksiyonunda kullanılan katsayılar önem kazanmaktadır. Literatürde karşılaşılan kontrolcü tasarımlarının, bu katsayıların belirlenmesinde müşterinin beklentilerini karşılayacak sonucu verecek bir yöntem önermemesi, subjektif değerlendirmelere bağlı kalması ve kontrolcünün farklı sürücü talepleri karşısında aracın tepkisinin sadece düz orantılı olması gibi dezavantajları sebebi ile, yeni bir kontrolcü tasarlanması düşünülmüştür. Kontrolcü tasarımı olarak, çıktısı sadece bu fonksiyonun kalibrasyonunu yapacak motor kalibrasyon mühendisinin seçeceği katsayılara bağlı kalmayacak ve müşteri beklentilerini marka karakteristiği doğrultusunda sağlayacak şekilde tasarlanmış bir kontrolcü, “Sürücü Girdisine Bağlı Optimal Kontrolcü” (Driver Input Dependent Optimal (DIDO) Controller) önerilmiştir. Tasarlanan kontrolcü, aniden gaz pedalına basma miktarının mertebesini tanıyan ve bunları sınıflandıran bir alt fonksiyondan, sürücüye performans hissiyatını gaz pedalına basma miktarına bağlı olarak verecek şekilde referans araç ivmesini oluşturan bir alt fonksiyondan, performans odaklı , konfor odaklı ve bunların birleşiminden meydana gelen hibrit mod olarak isimlendirilen üç farklı optimal kontrolcüden ve sürücünün gaz pedalına basma miktarına, aracın ivmesine ve marka karakteristiğine bağlı olarak bu kontrolcüler arası geçişi kontrol eden bir durum makinasından (state machine) meydana gelmektedir. Kontrolcü tasarımı sırasında, lineer olmayan araç modeli doğrusal hale getirilmiş ve bu lineerleştirmenin model sonuçlarına olan etkisi irdelenmiştir. Tasarlanan kontrolcü, lineer olmayan araç modeline de entegre edilmiş, burada karşılaşılan sorunlar neticesinde Kalman filtresi uygulaması yoluna gidilmiştir. Tasarlanan Kalman filtresi ile lineer olmayan araç modelinde de beklenen sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmada, gerçek kontrolcünün gerçek bir taşıta uygulandığı durumda mevcut olacak sensörler belirlenmiş ve kontrolcüde kullanılan durum bilgilerinin tamamının mevcut sensör bilgileri ile karşılanamayacağı görülmüştür. Bu sebeple, sensörlerden gelen bilgilerle, kontrolcüde kullanılan durumların Kalman filtresi vasıtası ile tahmin edilmesi sağlanmış, burada da başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmanın bir sonraki adımında, kontrolcünün araç modelindeki parametrelere olan hassasiyeti incelenmiş ve olası model parametreleri ile gerçek taşıt parametreleri arasındaki farkların da kontrolcü tarafından başarı ile kompanse edildiği gösterilmiştir. Kontrolcü tasarımın son adımında, kontrolcünün bir taşıta uygulanması durumunda uygulanması gereken işlem (proses) adımları gösterilmiş ve tasarlanan kontrolcünün kalibre edilmesinin diğer kontrolcülere kıyasla daha verimli ve efektif olduğu açıklanmıştır. Bu bilgiler ışığında çalışmanın literatüre katkıları, arkadan itişli ağır ticari vasıtaların sürülebilirlik kusurlarının analizinde aktarma organlarının bütün karakteristiklerini, aktarma organlarındaki boşlukları ve lastikleri içeren bir model ortaya koyması, aktarma organları elemanlarının fiziksel özelliklerinin değiştirilmesinin sürülebilirlik üzerine olan etkilerinin irdelenmesi ve sürülebilirlik kusurlarının önlenmesinde uygulama açısından kolay, farklı sürüş koşullarına göre farklı çıktılar üretebilen ve markanın müşterilerine vermek istediği hissiyatı gözeten bir optimal kontrolcü tasarımı ortaya koymasıdır.