Aktif süspansiyonun bilgisayarla kontrolünün yapılabilmesi için sistemin dinamik denklemlerinin çıkarılarak matematik modelinin elde edilmesi gerekir. Bundan sonra ölçülmesi gereken değişkenler belirlenerek bunları ölçebileceğimiz sensörlerin ve bu sensörlerin sistemdeki yerlerinin tayin edilmesi gerekir. Daha sonra bir kontrol algoritması oluşturularak sistemin kontrolü gerçekleştirilir.

Kontrolünü ele aldığımız sistemdeki aktif süspansiyon çift etkili sert aktif süspansiyondur ve kuvvet oluşumu bir hidrolik piston ile sağlanmaktadır. Kontrolün uygulanmasında ele alınan taşıt modeli ise tüm taşıt modelidir. Bu model yerden gelen düzensizlikleri içerdiği gibi taşıtın yana yatması(roll) ve öne arkaya yatmasınıda(pitch) içerir.

Kontrol uygulamalarında kullanılan diğer bazı matematik modeller ise şekilde görüldüğü gibi çeyrek taşıt modeli ve yarım taşıt modelidir. Bu modeller taşıtın tüm dinamik etkilerini içermediğinden burada tercih edilmemiştir.

      

a) Çeyrek Taşıt Modeli      b) Yarım Taşıt Modeli


Sistemin Matematik Modeli

Aktif Süspansiyonlu Tüm Taşıt Modeli

Aktif süspansiyonlu bir tüm taşıt modeli aşağıda gösterilmiştir. Aktif süspansiyon sisteminin herbir çeyreği paralel bağlı yay, sönüm valfi ve aktif elemandan oluşmaktadır. Aktif eleman bir kontrolör ile kontrol edilerek taşıt sürüş ve yol tutuş özelliğini iyileştirmektedir. Yay ve sönüm elemanı ise aktif elemanın bant genişliğinin üstündeki frekansları ortadan kaldırmak için kullanılmaktadır. Taşıt modelinde kullanılan semboller tablo olarak verilmiştir.



Tüm taşıt modelinin şematik gösterimi


Taşıt modelinin dinamik denklemlerinin elde edilmesinde newton kanunları ve kuvvet-moment dengesi kullanılabilir. Denklemleri taşıt gövdesinin ve tekerleğin hareketleri şeklinde iki kısımda aşağıdaki gibi yazabiliriz:

Taşıt gövdesinin(yaylı kütle) hareketleri:



Tekerleğin(yaysız kütle) hareketleri:



  Taşıt modeli sembolleri


Hidrolik Actuatorın Modeli

Aktif süspansiyonda kuvvet oluşturucu actuator olarak genellikle hidrolik sistemler kullanılır. Burada da hidrolik çift etkili bir piston silindir mekanizması tercih edilmiştir.



Hidrolik Servovalf ve Actuator Kombinasyonu


Hidrolik actuator şekilde görüldüğü gibi servo valf tarafından kontrol edilen bir piston silindir mekanizması olarak modellenmiştir. Actuatora giden ve gelen akış sürgülü valfin konumu ile kontrol edilir, sürgülü valfin konumu ise selonoid akımı ile kontrol edilir. Servo valf deliklerinin eşit ve simetrik olduğu göz önüne alınarak süreklilik denklemi her piston odasına uygulanırsa şu denklemler elde edilir:



Burada qu ve qi üst ve alt piston odalarına olan akıştır. Vu ve Vl üst ve alt odanın hacmidir, Pu ve Pl üst ve alt odanın basıncıdır. cip ve cep ler pistonun iç ve dış sızıntı debi katsayısıdır. Ve ß ise hidrolik sistemin hacimsel elastiklik modülüdür. qu ve qi akışları boyutu sürgülü pistonun konumu xspv nin doğrusal fonksiyonu olan delikler arasındaki basınç farkı ile belirlenir. Aşağıdaki denklem besleme basıncı ps ile birim akış direnç katsayısı kq arasındaki ilişkiyi vermektedir.



Burada;



Her odanın piston alanlarının eşit olmasından faydalanarak;



Burada xact = (xa - xu) actuator pistonunun yerdeğiştirmesidir. Yukarıdaki bağıntıları kullanarak üst ve alt odaların dinamik denklemlerini elde edebiliriz:



Hidrolik piston tarafından yaratılan actuator kuvveti:



Burada Ff actuator pistonundaki sürtünme kuvvetidir.

Sensörlerin Belirlenmesi ve Seçimi

Sistemin modeline bakarak elde edeceğimiz durum değişkenlerimiz aşağıdaki gibi olacaktır.



Bu durum değişkenlerinin dışında besleme basıncı (Ps), actuatorun yerdeğiştirmesi (xact) ve hızıda ölçülecektir.

Bu büyüklükleri ölçmek için kullanılan sensörler ve yerleri aşağıdaki gibidir:



Sensörler kataloglardan aşağıdaki gibi seçilmiştir.

Load Cell Sensörü

Honeywell firmasına ait Model 43 load cell sensörü seçilmiştir.



Accelerometer Sensörleri

mikroElektronika firmasına ait ±2g lik ivmelenme aralığına sahip ME1-2 modeli gövdenin düşey ivmesinin ölçümünde ±10g lik ivmelenme aralığına sahip ME1-10 modelide tekerleklerin düşey ivmelenmesinin ölçümü için seçilmiştir.



LVDT

Applied measurements limited firmasına ait AML/E serisi LVDT ler seçilmiştir.



Yaw-Pitch-Roll Rate

Microstrain firmasına ait 3DM Rate Gyroscope seçilmiştir.



Basınç Sensörü

Honeywell firmasına ait DG serisi 5000psi a kadar basınç ölçümü yapabilen basınç sensörü seçilmiştir.