H∞ CONTROLLER DESIGN FOR A QUARTER VEHICLE MODEL THAT MODELLED WITH DRIVER AND DRIVER SEAT

SÜRÜCÜ VE SÜRÜCÜ KOLTUĞU İLE BİRLİKTE MODELLENMİŞ BİR ÇEYREK TAŞIT MODELİ İÇİN H∞ KONTROLCÜ TASARIMI

Abstract

In this study, an optimal state feedback H∞ controller design researched for a quarter vehicle that is modelled with driver and driver seat. According to modern control methods, H∞ selected as a controller. Firstly, a dynamic quarter vehicle model which is modelled with driver seat and basic human limbs developed. Motion differantial equations was derived and showed in the form of state-space. Linear matrix inequality (LMI) based state feedback H∞ controller synthesis was derived and according to this synthesis, designed a controller. For road roughness simulation, band-limited white noise vibration was applied to the system. Also, the response of unit step input was investigated. When we compare the passive and controlled vehicle, it is observed that the recommended H∞ controller gives successful results for reducing the vibration effects from road conditions like pothole, bump shocks etc. on driver body.

Özet

Bu çalışmada, sürücü ve sürücü koltuğu ile beraber modellenmiş çeyrek taşıt modeli için optimum bir durum geri beslemeli H∞ kontrolcü tasarımı araştırılmıştır. Kontrolör olarak H∞ seçilmesinin nedeni, modern bir kontrol yöntemi olmasıdır. Öncelikle, sürücü koltuğu ve temel insan uzuvlarının modellendiği bir dinamik çeyrek taşıt modeli geliştirilmiştir. Modelin hareket diferansiyel denklemleri türetilmiş ve durum uzayı formatında gösterilmiştir. Doğrusal matris eşitsizliği (DME) tabanlı durum geri beslemeli H∞ kontrolcü sentezi ve buna bağlı olarak kontrolörün tasarımı yapılmıştır. Yol durumunun benzetimi için sisteme, bozucu yol girişi olarak bant-sınırlı beyaz gürültü uygulanmıştır. Ayrıca sistemin birim basamak cevabı incelenmiştir. Önerilen H∞ kontrolörün pasif durum ile karşılaştırılması neticesinde, bozucu girişi olan tümsek, çukur vb. yol şartlarının, sürücü gövdesi üzerindeki etkilerinin azaltılmasında başarılı olduğu görülmüştür.