Yarı ve tam aktif süspansiyonun yol bilgisi öngörüsü ile kontrolü

Çalışma Groupe Renault'nun Vehicle Motion Control projesi kapsamında düşey eksende, taşıtın kontrol edilerek seyir ve sürüş dinamiklerinin iyileştirilmesi amacı ile 2019 haziran ve 2023 yılları arasındaki dört yıllık çalışmanın sonucunda ortaya çıkmıştır. Günümüz taşıtlarında konfor beklentisi giderek artmakta, artan sayıda araç üreticisinin de pazara girmesi ile rekabet de giderek artmaktadır. Pasif süspansiyon sistemlerinin performansı, araç gövdesi ve lastiğin titreşimlerinin sönümlenmesi için tek bir eyleyici kullanılması ve bu nedenle ikisi arasında bir denge sağlanarak, sabit bir sönüme kalibre edilmesi sebebi ile sınırlıdır. Damperin performansının artırılması amacı ile değişken sönüm oranlı elektronik kontrollü süspansiyon sistemleri geliştirilmiştir, iki kademeli ve ardından daha gelişmiş sürekli değişken yarı-aktif süspansiyon sistemleri taşıtları, hem spor hem konfor odaklı karakterize etmeye olanak sağlamıştır. Aktif süspansiyon sistemleri ise üreticiler tarafından genellikle üst sınıf araçlar için geliştirilmektedir. Yarı-aktif süspansiyon sistemlerin, marketin talebine bağlı olarak daha alt sınıf araçlara da entegre edilmesi beklenmekte ve bu sistemlerin rekabet açısından önemi daha da artmaktadır. Yarı-aktif süspansiyon sistemleri üzerine yapılan çalışmalar, sadece otomotiv endüstrisinin değil aynı zamanda akademinin de uzun süredir ilgisini çekmekte, bu alanda pek çok çalışma ortaya konmaktadır. Günümüzde taşıtlarda giderek artan elektronik donanımların etkisi ile birlikte artan sensör miktarı, direksiyon, fren, dört çeker kontrol, içten yanmalı veya elektrikli tahrik sistemlerinin yarı-aktif ve aktif süspansiyon sistemlerinin etkileşimi ayrıca bu alanın önemini artırmaktadır. İleri sürüş destek sistemleri, aracın çevresinin algılanması sağlaması ile birlikte aracın önündeki yol profilinin algılanmasına ve bu sayede süspansiyon sisteminin yol profiline bağlı olarak öngörülü kontrol edilmesine olanak sağlamıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, geri beslemeli yarı-aktif süspansiyon kontrol yöntemleri incelenmiş ve araca uygulanması için yöntemler birbirleri ile kıyaslanmıştır. Ardından, sürüş destek sistemi elemanı olan ön kameradan, testler vasıtası veri toplanmıştır. Kamera tarafından üretilen ham yol profili ölçümlerinin, verimli şekilde işlenmesi için DBSCAN yöntemi ortaya konmuş ve diğer yöntemlerle kıyaslanmıştır. Ön görülü yarı-aktif süspansiyonu kontrol amacı ile MPC yöntemi ile tam taşıt modeline uygulanmıştır ve geri beslemeli SH kontrol yöntemleri ile kıyaslanmıştır. Sonrasında sanal taşıt modeli, yedi serbestlik dereceli dinamik taşıt kullanılarak, kamera tarafından taranmış veya bilinen bir yol profili üzerinde taşıtın önünde aynı hızla giden bir dinamik modelin çıktılarını kullanarak zıplama, kafa vurma ve yalpa hareketleri birbirlerine göre önceliklendirilmesi araştırılmıştır. Yarı-aktif süspansiyon sistemleri ile ilgili son kısımda ise MPC içerisine dahil edilen 7 serbestlik dereceli modelin, sanal sönüm oranları SH yöntemine benzetilerek optimize edilmiş, bu sayede sistemde manipüle edilen değişken sayısı 3'e indirilmiştir. Ağırlık merkezi civarında hesaplanan kontrol kuvvet ve momentleri IDT yöntemi ile yarı-aktif damperlere aktarılmıştır. Yarı-aktif ve aktif kontrol yöntemleri, yüksek serbestlik dereceli taşıt modeli ve test pistinin nümerik hali kullanılarak IPG Carmaker ve Matlab ile ortak simüle edilmişledir. Yapılan simülasyonlar sonucunda, öngörülü kontrol yöntemleri ile geri beslemeli kontrol yöntemlerinin birbirilerine yakın performans gösterdiği tespit edilmiştir. MPC kontrol yönteminden elde edilen sonuçların umut verici olduğu, performansının artırılması için daha hassas taşıt, lastik modelleri ve yol profiline ihtiyaç olduğu çıkarımı yapılmıştır.