No abstract

The necessity of active chassis control methods that can cope with the three typical unstable motion modes found in vehicle-trailer systems has emerged. Although there are studies aimed at preventing these instability situations mechanically, they cannot guarantee lateral stability. Active trailer braking system (ATBS) is used to solve this problem. In this study, a linear quadratic regulator (LQR) to be developed for the car-trailer system. The parameters of LQR are determined using the genetic algorithm (GA). The controller is developed in MATLAB/Simulink and experimentally validated in CarSim. It has been observed that the parameters to be determined by the genetic algorithm give better results than the parameters found by the trial-and-error method.

Öz Bu çalışmada kontrol tekniklerinin performanslarını incelemek için sıklıkla tercih edilen ters sarkaç sistemi ele alınmıştır. Ters sarkaç sisteminin doğrusal olmayan yapısı nedeniyle de kontrolü zor bir mühendislik problemidir. Ters sarkaç problemine yönelik sistemin hareket denklemleri çıkartılmış, durum-uzay formunda ifade edilmiş ve tasarım kriterleri belirlenmiştir. Ters sarkaç sisteminde tasarım kriteri olarak arabanın ve sarkacın pozisyonlarını kontrol etmek hedeflenmiştir. Bu hedeflere uygun olarak kontrol tekniği belirlenmiştir. Kontrolcü olarak Lineer Kuadratik Regülatör (LQR) tekniği kullanılmıştır. LQR kontrolcüsü ile birden fazla durum değişkenleri kontrol edilebildiği için ters sarkaç sisteminde tercih edilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmada LQR kontrolcüsünün performansını doğrudan etkileyen Q ve R matrisleri Genetik Algoritma ile optimize edilmiştir. Optimize edilmiş LQR kontrolcüsü ve standart LQR kontrolcüsü olarak iki farklı yöntem uygulanmıştır. Genetik Algoritma geniş arama algoritmalarının aksine en iyiye ulaşmak için bir yaklaşımı olmadığından en iyiye ulaşamayabilir fakat zaman kısıtlamalarını dikkate almada en iyi algoritmalardan birisi olduğu için tercih edilmiştir. Ters sarkaç sisteminde yapılan optimizasyonlarda amaç fonksiyonları genellikle referans değere yükselme süresi, oturma süresi ve kalıcı durum hatalarının toplanması olarak kullanılmaktadır. Gerçekleştirilen çalışmada farklı olarak Genetik Algoritmanın uygunluk fonksiyonu için bir öneri sunulmuştur. Bu öneri, arabanın referans pozisyon değeri ile arabanın pozisyon değeri arasındaki farkın minimize edilmesi şeklinde tasarlanmıştır. Genetik Algoritma (GA) uygunluk fonksiyonunun çalışmada önerilen formül ile kullanıldığında kabul edilebilir sonuçlar ürettiği gösterilmiştir. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda Genetik Algoritma ile optimizasyonu yapılan LQR kontrolcüsü, deneme yanılma yöntemiyle bulunan değerler ile çalışan LQR kontrolcüsüne göre daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Aynı zamanda Q ve R matrisleri Genetik Algoritma ile belirlendiği için bu katsayıların belirlenmesinde kaybedilen zamanın önüne geçilmiştir.

Active control techniques in Vehicle-Caravan (VC) systems are designed to prevent instability modes. This study used Fuzzy Logic Controllers (FLCs), developed using the differential braking method, to prevent instability modes in a VC system and increase yaw stability. Four different FLC-based controllers were designed for the VC system: type-1 Mamdani, type-1 Sugeno, simplified type-2, and Interval Type-2 (IT2). FLC-based controllers are used in VC systems due to nonlinear characteristics. This study showed that unstable situations can be prevented with FLCs according to the inputs obtained from a single IMU sensor placed in the caravan. The performance of the controllers developed in MATLAB/Simulink was assessed using CarSim. Experimental studies showed that the skidding that occurs after the Double Lane Change (DLC) maneuver is prevented by FLC-based controllers and the yaw stability is increased.