Servo motor tahrikli aktif yatış kontrol sisteminin durum geribesleme ve bozucu kompanzasyonu kontrolü yöntemi ile üç tekerlekli bir elektrikli araç için geliştirilmesi

Abstract

Üç tekerlekli ve yan yatış özelliği olan elektrikli hafif araçlar, hava kirliliği, trafik ve elektrikli araç dönüşümü için ekonomik bir çözüm teşkil etmektedir. Aktif yatış kontrolü sağlayan sürücü destek sistemleri, viraj dönüşlerinde otomatik olarak yan yatış kontrolü sağlayarak sürücülerin motosiklet tecrübesi olmadan da bu araçları kullanmasına yardımcı olur. Aktif yatış sistemlerinde yatış sisteminin eyleyicisi çoğunlukla hidrolik sistemlerdir. Servo motor ve motor kontrol ünitesi kullanarak bir aktif yatış sistemi geliştirilmesi ve tasarım metodolojisi, servo motor eyleyici ve araç yanal dinamiği ile olan etkileşimi, servo motor ve motor kontrol sisteminin yatış sistemi kontrolüne olan katkıları literatürde incelenmemiştir. Bu nedenle, önerilen tezin amacı servo motor tahrikli ve doğrudan yatış sağlayan aktif yatış sisteminin sistematik olarak tasarımı, tasarım metodolojisi geliştirilmesi ve performans iyileştirmeleri yapılmasıdır. Bu hedef doğrultusunda, doğrudan yatış kontrolü (DTC) yöntemi kullanılarak 10 m/s araç hızına kadar çalışabilme önerilen kontrol yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Yeni bir DTC kontrolcüsü olarak, servo motor eyleyici de dahil olarak iki konum kontrolöründen oluşan konum kontrol döngüsü, durum geri beslemesi ve durum geri beslemesi ile birleştirilen bozucu kompanzasyonu kontrolü gibi yöntemsel yenilikler önerilmiştir. Önerilen kontrol yöntemleri benzetimler ve 3-tekerlekli bir elektrikli araç üzerinde yapılan testlerle doğrulanmıştır. Bu kapsamda, tez sadece bir DTC kontrolcüsü tasarlamakla sınırlı değildir. Tez, DTC sistem tasarımının uygulamalı yönlerine özellikle odaklanmıştır.

Three-wheeled narrow tilting electric city vehicles are a new solution to air pollution, city traffic and enables cost effective electrification as well. Driver assistance systems like tilting stability control will help the drivers to use these types of vehicles without having motorcycle driving skills. Most of the actuators of tilting stability systems are hydraulic actuators. On the other hand, design methodology and control system development using a servo motor, motor control unit and interaction between vehicle lateral dynamics and servo actuator system, performance benefits of servo motor and motor control system have not been studied in the literature. Therefore, the objective of the proposed thesis is to provide a systematic design, methodology and also performance improvements for a servo motor actuated Direct Tilt Control (DTC) as the tilting stability method. Considering this objective, improvement of the DTC method in terms of operation at higher speeds such as 10 m/s has been achieved by designing the proposed control methods. A novel DTC controller has been designed by the double position control loop with servo motor actuator system, state feedback controller and also state feedback combined with disturbance compensation as well. Proposed control methods have been verified by simulations and also experimental results on a 3-wheeled electric vehicle for the given test cases. In that sense, the thesis has special focus on application aspects for DTC system design rather than the designing only DTC controller itself.