Lisansüstü Eğitim Enstitüsü

Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/20.500.13091/9

Browse

Browsing Lisansüstü Eğitim Enstitüsü by Subject "Adaptive control systems"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Doctoral Thesis
    Elektrikli Araçlar için Fırçasız Doğru Akım Motor Sürücüsü Tasarımı ve Adaptif Kontrolü
    (Konya Teknik Üniversitesi, 2022) Bahadır, Ali; Aydoğdu, Ömer
    Günümüzde elektrikli araçlara ilgi giderek artmaktadır. Elektrikli araçlarda kullanılacak tahrik sistemi, motor, sürücü ve araç kontrol sistemi gibi konular önem kazanmaya başlamıştır. Araç ile ilgili bazı parametrelerin çevre şartları ile değişimi sonucu aracın bu değişen şartlara göre adaptif kontrol sağlaması, araç performansı ve enerji tasarrufu açısından önem kazanmaktadır. Tez çalışmasında, elektrikli araçlar için özgün yeni tip bir Sayısal Sinyal İşlemci (DSP) tabanlı fırçasız doğru akım (FDAM) motor sürücü sistemi tasarımı ve bu sistemin adaptif kontrolü amaçlanmıştır. Çalışmada ilk adım olarak, gerçek bir araç belirlenip parametreleri incelenmiştir. Araç, sistem modeli gerçekleştirilmiş, yapılan modelleme ve hesaplamalar sonucunda 75kW'lık bir tahrik gücüne ihtiyaç olduğu belirlenmiştir. Daha sonra 75kW'lık özgün bir motor sürücü sistemi tasarlanmış ve pratik uygulaması gerçekleştirilmiştir. Özgün sürücü sistem tasarımı otomotiv standartlarına uygun güvenlik ve sağlamlık özelliklerine sahip komponetler ve DSP kullanılarak sağlanmıştır. Kontrol, sürücü ve güç katındaki tüm devre elemanları otomotiv standartlarına uygun seçilmiş, otomotiv ve güvenlik standartlarına uygun bir şekilde devre tasarımları gerçekleştirilmiştir. Üç fazlı altı anahtarlı tam kontrollü köprü dönüştürücüsünün anahtarlama elemanları için gerekli PWM (Pulse Width Modulation) sinyallerini ürettirmek amacıyla geliştirilen kontrol algoritması, Code Composer Studio programı tarafından derlenmiş ve gömülü hale getirilmiştir. Bu yazılım, motor sürücü algoritmasını koşturmak için Texas Instrument firmasının TMS320F28069 DSP işlemcisi kullanılarak başarıyla uygulanmıştır. Önerilen sürücünün performansını analiz etmek için, Matlab/Simulink ortamında sürücü sisteminin simülasyon modeli oluşturulmuştur. Simülasyon ve deneysel sonuçlar ile özgün tasarlanmış tahrik sisteminin etkinliği gösterilmiştir. Adaptif kontrol işleminde öndeki araç mesafesi, yol eğimi ve araç ağırlığı gibi veriler kullanılarak en uygun sürüş elde edilmeye çalışılmıştır. Bunun için adaptasyon parametrelerine uygun sensörler seçilerek, adaptif kontrol biriminin tasarımında kullanılmıştır. Adaptif kontrol sistemi için uygulamada, Raspberry PI-III'ün üzerine Rasberian Linux tabanlı işletim sistemi yüklenmiş ve sensörlerin sürücü programları Linux üzerinde koşturulup sensörlerin çalışmaları sağlanmıştır. Elektrikli aracın önündeki araç ile arasındaki mesafesini ölçmek için HC-SR04 Ultrasonik mesafe sensörü kullanılmıştır. Aracın bulunduğu yolun eğimini ölçmek için MPU 6050 gyro-accelometer sensörü kullanılmıştır. Aracın ağırlığını ölçmek için araç lastiğinin içerisine konumlandırılmış BMP180 basınç sensörü ve bu işlem için ayrıca Yük Hücresi (Load Cell) sensörü de kullanılmıştır. Bu üç parametreye ait veriler Raspberry PI III ile işlenmekte ve sistemin adaptif kontrolü için kullanılmaktadır. Uygulamada bu üst adaptif kontrol birimi arka planda çalışarak TMS320F28069 DSP ve motor sürücü devresi ile sürekli haberleşmekte ve veriler gerçek zamanlı gönderilip işlenmektedir. Adaptif çalışmada, FDAM sürücü parametreleri, adaptif kontrol birimi verilerinin değer aralıklarına göre optimize edilmiştir. Optimize işlemi sonucunda ilk olarak elektrikli araç, önündeki araç ile olan mesafesinin 3 metrenin altına düşmesi durumunda hem uyarı vermekte hem de aracın hızına göre adaptif bir şekilde motorun hızını değiştiren PWM çalışma oranını (duty cycle değerini) otomatik olarak azaltmakta ve olası çarpışmayı önlemektedir. İkinci olarak MPU 6050 Gyro – İvme ölçer sensörü ile aracın bulunduğu yolun eğimi ve aracın hızlanmasını ölçülmektedir. Optimize edilen değer aralıklarına göre rampada aracın güçten düşmesi adaptif kontrol ile engellenmektedir. Bunun için motorun hızını değiştiren PWM çalışma oranı değeri otomatik olarak artırılmakta ve olası yavaşlama önlenmektedir. Üçüncü olarak araç lastiğinin içerisine konumlandırılmış BMP180 basınç sensörü ile aracın ağırlığı ölçülmektedir. Aracın yüksüz ağırlığı için elektrik motorunun üretmesi gereken güç, artan yük miktarına göre artmaktadır. Her ne kadar bunun için gaz pedalından referans değerler artırılsa da optimize edilmiş parametre aralıkları ile motorun çalışma bölgesi kaydırılmak sureti ile daha efektif çalışma sağlanmıştır. Bu işlem için yük hücresi (load-cell) de kullanılmış ve basınç sensörünün okumuş olduğu değer ile karşılaştırılarak optimize edilmiştir. Aracın ağırlığı arttıkça motor PWM değeri yüksüz ağırlığındaki değerine göre lineer şekilde artırılarak elektrikli aracın sürüş konforu artırılmış ve adaptif bir kontrol sağlanmıştır. Bu üç parametrenin gerçek zamanlı sürekli takibi ile elektrikli aracın çok verimli bir şekilde adaptif kontrolü gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında, bu parametrelerin otomatik olarak adaptif ayarlanması için sistematik bir yaklaşım sunulmuştur. Simülasyon ve deneysel sonuçlar, yaklaşımın başarılı sonuçlar verdiğini göstermiştir. Ayrıca, çalışmada gerçekleştirilen soğutma uygulaması ile elektrikli araçlar için motorun ani ısınma problemlerinin önüne geçilmiştir.