Demiryolu taşıt süspansiyon sisteminin modellenmesi ve titreşim kontrolü

Bu tezde, demiryolu taşıtlarının süspansiyon sistemlerinin modellenmesi ve kontrolü amaçlanmıştır. Trenlerde titreşimin ana kaynağının yoldaki bozulmalar olduğu bilinmekte olup, tezde öncelikli olarak demiryolu yol yapısı ve yol bozuklukları incelenmiştir. Hunt doğrusal yol modeli araç modeline adapte edilmiş ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca Konya-Polatlı hızlı tren hattından alınan ölçüm verileri için istatistiksel yöntemler kullanılarak bu verilerin karakteristiklerini taşıyan analitik bir model oluşturulmuştur. Yol bozukluklarının araç üzerindeki etkilerini araştırmak için aracın yarım-araç ve tam-araç modelleri elde edilmiştir. Aracın pasif araç yanıtlarında gözlemlenen zıt ilişkileri çözebilecek ve yolcu konforunu ve güvenliğini artırabilecek yarı-aktif ve aktif kontrolcüler tasarlanmıştır. Yarı-aktif kontrolcü olarak skyhook ve groundhook değişken değerli sönümleyiciler kullanılmıştır. Bu sönümleyicilerin en iyi değerlerini bulabilmek için lokal minimum bulma metodu ile doğrusal matris eşitsizlikleri kullanılmıştır. Araç yanıtlarının optimizasyonu için aktif kontrolcü tasarım problemine çözüm metodu olarak LQG metodu, H2, Hinf ile H2/Hinf modern kontrol yöntemleri uygulanmıştır. Yol-araç modelinde değeri net belirlenemeyen tekerlek-ray arası Hertz yay sabiti ile araç gövdesi kütlesinin belirsizliği için aracın politopik modelleri elde edilmiş ve bu modeller için aktif kontrolcüler sentezlenmiştir. Aktif kontrolcü boyutlarının büyük olması maliyetleri artıracağı için düşük boyutlarda kontrolcü tasarımları MATLAB HIFOO araç kutusu kullanılarak gerçeklenmiştir. Tüm teorik sonuçlar bode diyagramları ve araç yanıtları RMS değerleri açısından karşılaştırılmıştır. Gelecekte yapısal olarak hafifletilmiş araçların tasarımları planlanmakta olup, hafifletilmiş¸ araçlarda esnek modların etkileneceği bilindiğinden araç modeli esnek ve rijit modları kapsayacak şekilde güncellenmiştir. Aktif kontrolcü tasarımı ile hem rijit modları hem de esnek modlar baskılanmaya çalışılmıştır.