Elektrikli araçlarda cruise control sistem tasarımı ve model bazlı parametre optimizasyonu


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MEHMET DURAN MENEKŞE

Danışman: Mustafa Caner Aküner

Özet:

Bu tez çalışmasında modern çağın en önemli otomotiv fenomeni elektrikli araçların sürücü ve trafik güvenliğini arttıran, sürüşü konforlu hale getiren sürücü destek sistemlerinden Cruise Control sisteminin tasarlanması ve bu model ile eş zamanlı çalışan sanal simülasyon platformu oluşturularak, bu sanal platform ile model bazlı parametre optimizasyonu yöntemi ile parametre optimizasyonu yapılmıştır. Artan hava kirliliği ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelişin bir sonucu olarak elektrikli araçlara olan rağbet son yıllarda büyük bir artış göstermiştir. Bu değişikliğin etkisiyle mühendisler ve bilim insanları için araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılabilecek birçok yeni alan ortaya çıkmıştır. Sürüş güvenliği, konforunu arttıran, yakıt tüketimini azaltan Cruise Control sistemlerin geliştirilmesi de bu konulardan birisidir. Araç üzerinde yapılan çalışmaların yüksek maliyeti ve harcanan zaman ve eforun fazlalığı, fonksiyon geliştiricileri sanal simülasyon platformları oluşturmaya teşvik etmiştir. Simülasyon çalışmalarının artışındaki en büyük etkenlerden biri de sürekli geliştirilebilir ve kullanılabilir olmasıdır. Buradan hareketle bu çalışmada ilk olarak Cruise Control sistemi için fonksiyon ve kontrolcü modeli oluşturulmuştur. Daha sonrasında bir çok elektrikli araç incelenerek binek elektrikli araç tipi için, araç dinamiği simülasyon programı AVL VSM™ ile araç modeli, sürücü modeli ve test manevrası modellenmiştir. Araç modeli ile fonksiyon modeli yine aynı program içerisinde birbirine entegre edilmiştir. Modellerin çalışırlığını doğrulamak için test senaryoları tanımlan ve bu testler aracılığıyla sistemin hatasız çalıştığı doğrulanmıştır. Cruise Control sistemi aktif edilip istenilen hıza sabitlendiği ya da sabit hız değiştirilerek başka bir hıza sabitlendiği geçiş durumlarındaki araç hızı hatasının PID kontrol ile minimize edilmesi için optimize edilecek parametreler belirlenmiştir. Model bazlı parametre optimizasyonu için aktif deney tasarımı ve optimizasyon programı AVL CAMEO 5™ kullanılarak S-optimal tasarım ile 150 adet deney seti oluşturulup, belirlenen manevra ile simülasyonlar koşulmuştur. Simülasyon sonuçları incelenerek araç hızı hata değerleri ile birlikte oluşturulan deney seti programa beslenerek lokal optimizasyon yöntemi ile optimal sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ile manevra yeniden simüle edilerek araç hızı hatasının minimize edilmesi doğrulanmıştır.