Gerçek Zamanlı Devrilme Uyarı Sisteminin Geliştirilmesi

Tam metin

(1)İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ. GERÇEK ZAMANLI DEVRİLME UYARI SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Mak. Müh. Kenan ÜNAL. Anabilim Dalı : Makina Mühendisliği Programı : Sistem Dinamiği ve Kontrol. EYLÜL 2008.

(2) İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ. GERÇEK ZAMANLI DEVRİLME UYARI SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Mak. Müh. Kenan ÜNAL (503051607). Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 15 Eylül 2008 Tezin Savunulduğu Tarih : 18 Eylül 2008. Tez Danışmanı : Diğer Jüri Üyeleri. Prof.Dr. Levent GÜVENÇ Yrd.Doç.Dr. Erdinç ALTUĞ (İ.T.Ü.) Yrd.Doç.Dr. Tankut ACARMAN (G.S.Ü.). EYLÜL 2008.

(3) ÖNSÖZ. Tüm dünyada her yıl milyonlarca kişinin ölümüne neden olan trafik kazalarını önleme adına son yıllarda aktif ya da pasif güvenlik sistemleri üzerine yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu araştırmalar sonucu geliştirilen sistemler, bir kısmı çok sık rastlanmayan; ancak gerçekleştiğinde ölümcül sonuçlara sahip kazaları önleme adına büyük önem taşımaktadırlar. Bu anlamda, bu çalışmada bu kaza türlerinden biri olan devrilmenin özellikle ağır taşıtlarda engellenmesi adına gerçek zamanlı devrilme uyarı sistemi geliştirilmiştir. Tez çalışmamın her aşamasında engin bilgi ve tecrübesi ile yol gösteren değerli danışman hocam Prof. Dr. Levent GÜVENÇ’e sonsuz teşekkür ederim. Çalışmamın önemli bir bölümünde yararlandığım TruckMaker programının kullanımı konusunda destek veren FİGES A.Ş. ve IPG Automotive firmalarına teşekkür ederim. Ayrıca laboratuar çalışmalarım sırasında göstermiş oldukları yakınlıktan ve yardımlarından dolayı İTÜ Otomotiv Kontrolü ve Mekatroniği Araştırma Merkezi ve MEKAR Labaratuarı’nda görevli arkadaşlarıma teşekkürü bir borç bilirim. Bugüne kadar yaptığım her çalışmada yanımda olan ve verdikleri desteği hiçbir zaman esirgemeyen aileme sevgilerimi sunarım. Eylül 2008. Kenan ÜNAL. ii.

(4) İÇİNDEKİLER Sayfa No. KISALTMALAR TABLO LİSTESİ ŞEKİL LİSTESİ SEMBOL LİSTESİ ÖZET SUMMARY. iv v vi ix x xi. 1. GİRİŞ 1.1. Problemin Tanımı 1.2. Günümüze Kadar Yapılmış Çalışmalar 1.3. Çalışmanın Amacı ve Kapsamı. 1 1 2 5. 2. ARAÇ MODELLERİ 2.1. Gerçekçi Araç Modeli 2.2. Doğrusal Araç Modeli. 6 6 8. 3. DOĞRUSAL MODEL PARAMETRELERİNİN KESTİRİLMESİ 3.1. Parametre Kestirimi 3.2. Parametre Kestiriminin Doğrulanması. 15 15 19. 4. DEVRİLME (YALPA) UYARI SİSTEMİ 4.1. Devrilme Zamanı Ölçütü 4.2. Devrilme (Yalpa) Uyarı Sisteminin Geliştirilmesi. 23 24 26. 5. SİMÜLASYONLAR 5.1. Gerçek Zamanlı Olmayan Simülasyonlar 5.2. Gerçek Zamanlı Simülasyonlar 5.2.1. Tanımlı Manevra ile Simülasyonlar 5.2.2. İnsanlı Simülasyonlar. 31 31 35 37 40. 6. SONUÇLAR VE TARTIŞMA. 45. KAYNAKLAR. 47. EKLER. 49. ÖZGEÇMİŞ. 82. iii.

(5) KISALTMALAR. CSV LTR RPER RPM SM SSF SPR TTR. : Kritik Kayma Hızı (Critical Sliding Velocity) : Yük Transfer Oranı (Load Transfer Ratio) : Devrilme Önleyici Enerji Rezervi (Rollover Prevention Energy ) : Devrilme Engelleme Metriği (Rollover Prevention Metric) : Kararlılık Sınırı (Stability Margin) : Statik Kararlılık Faktörü (Static Stability Factor) : Yanal Çekme Oranı (Side Pull Ratio) : Tabla Eğim Oranı (Tilt Table Ratio), Devrilme Zamanı Ölçütü (Time To Rollover). iv.

(6) TABLO LİSTESİ. Sayfa No. Tablo 2.1 Tablo 4.1 Tablo A.1. Araç yalpa-savrulma dinamik modeli parametreleri ……………... Taşıtta uyarı sistemi ya da deneyimli sürücü bulunması durumunda devrilme kazasının önlenebilirlik oranı ………………. Doğrusal araç modeline ait parametrelerin sayısal değerleri ……... v. 14 24 50.

(7) ŞEKİL LİSTESİ. Sayfa No. Şekil 1.1 Şekil 2.1 Şekil 2.2 Şekil 2.3 Şekil 3.1 Şekil 3.2 Şekil 3.3 Şekil 3.4 Şekil 3.5 Şekil 3.6 Şekil 3.7 Şekil 3.8 Şekil 4.1 Şekil 4.2 Şekil 4.3 Şekil 4.4 Şekil 4.5 Şekil 5.1 Şekil 5.2 Şekil 5.3 Şekil 5.4 Şekil 5.5 Şekil 5.6 Şekil 5.7 Şekil 5.8 Şekil 5.9 Şekil 5.10 Şekil 5.11 Şekil 5.12 Şekil 5.13 Şekil 5.14. : 2006 ve 2007 yıllarında devrilme sonucu meydana gelen kaza oranları........................................................................................... : TruckMaker ara yüzü.................................................................... : Gerçekçi araç................................................................................. : Araç yalpa-savrulma dinamik modeli geometrisi......................... : Parametre kestirimi....................................................................... : 40 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişi ile parametre kestirimi......................................................................................... : 60 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişi ile parametre kestirimi......................................................................................... : Kestirilmiş parametre değerleri..................................................... : Değişken hız profilinde basamak direksiyon açısı girişi............... : Değişken hız profilinde basamak direksiyon girişine göre model karşılaştırma simülasyonu............................................................. : Değişken hız profilinde basamak direksiyon açısı girişi............... : Değişken hız profilinde basamak direksiyon girişine göre model karşılaştırma simülasyonu............................................................. : TTR kavramı……......................................................................... : Değişken hız ve basamak direksiyon açısı profilinde yük transfer oranı.................................................................................. : Değişken hız ve direksiyon açısı profilinde yük transfer oranı…. : TTR hesaplama yapısı ve uyarı sistemi........................................ : TTR hesaplama yapısına ait Matlab/Simulink modeli.................. : Gerçek zamanlı olmayan simülasyon ortamı konfigürasyonu...... : 100 km/h hızda 300o basamak direksiyon açısı girişine göre TTR hesabı kestirimi..................................................................... : 90 km/h hızda direksiyon manevrası............................................. : 90 km/h hızda direksiyon manevrasına göre TTR hesabı ............ : Gerçek zamanlı simülasyon ortamı konfigürasyonu..................... : Gerçek zamanlı araç simülatörü…..………………...................... : 90 km/h hızda tanımlı direksiyon manevrası................................ : 90 km/h hızda tanımlı direksiyon manevrasına göre TTR hesabı .....…………………........................................................... : 90 km/h hızda tanımlı direksiyon manevrası................................ : 90 km/h hızda tanımlı direksiyon manevrasına göre TTR hesabı .....…………………........................................................... : Gerçek zamanlı simülasyona ait gösterge paneli…...................... : 90 km/h hızda insanlı simülasyona ait direksiyon açısı girişi....... : 90 km/h hızda insanlı simülasyona ait TTR hesabı...................... : 90 km/h hızda insanlı simülasyon çalışmasına ait bir görünüm.... vi. 1 7 8 9 15 16 17 18 19 20 21 22 25 27 28 29 30 32 33 34 34 36 37 38 38 39 39 40 41 42 42.

(8) Şekil 5.15 : 90 km/h hızda insanlı simülasyona ait direksiyon açısı girişi....... Şekil 5.16 : 90 km/h hızda insanlı simülasyona ait TTR hesabı...................... Şekil B.1 : 20 km/h hızda 150o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.2 : 20 km/h hızda 250o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.3 : 20 km/h hızda 300o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.4 : 20 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... : 20 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişinde parametre Şekil B.5 kestirimi......................................................................................... Şekil B.6 : 20 km/h hızda 450o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.7 : 40 km/h hızda 150o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.8 : 40 km/h hızda 250o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.9 : 40 km/h hızda 300o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.10 : 40 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.11 : 40 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.12 : 40 km/h hızda 450o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.13 : 50 km/h hızda 150o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.14 : 50 km/h hızda 250o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... : Şekil B.15 50 km/h hızda 300o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.16 : 50 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.17 : 50 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.18 : 50 km/h hızda 450o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.19 : 60 km/h hızda 150o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.20 : 60 km/h hızda 250o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.21 : 60 km/h hızda 300o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.22 : 60 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.23 : 60 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.24 : 60 km/h hızda 450o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi.......................................................................................... vii. 43 43 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75.

(9) Şekil B.25 : 70 km/h hızda 150o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.26 : 70 km/h hızda 250o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.27 : 70 km/h hızda 300o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.28 : 70 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... Şekil B.29 : 70 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi......................................................................................... : Şekil B.30 70 km/h hızda 450o direksiyon açısı girişinde parametre kestirimi.......................................................................................... viii. 76 77 78 79 80 81.

(10) SEMBOL LİSTESİ. CGs M ms mu hcg hs hu hr h Izz Ixz Ixs g β r Ø. .. Ø Øu. δ lf lr Fz U T x-y-z Cαf Cαr D Du K Ku. : Asılı kütlenin ağırlık merkezi : Aracın toplam kütlesi : Aracın asılı toplam kütlesi : Aracın asılı olmayan toplam kütlesi : Aracın ağırlık merkezi yüksekliği : Asılı kütlenin ağılık merkezi yüksekliği : Asılı olmayan kütlenin ağırlık merkezi yüksekliği : Aks yalpa ekseni yüksekliği : Aks yalpa ekseni ile ağırlık merkezi arasındaki mesafe : Asılı kütlenin savrulma atalet momenti : Asılı kütlenin savrulma-yalpa çarpım atalet momenti : Asılı kütlenin yalpa atalet momenti : Yerçekimi sabiti : Aracın yanal kayma açısı : Aracın savrulma açısal hızı : Asılı kütle yalpa açısı : Asılı kütle yalpa açısal hızı : Asılı olmayan kütle (aks) yalpa açısı : Ön tekerlek direksiyon açısı : Ağırlık merkezi ile ön aks arasındaki uzunluk : Ağırlık merkezi ile arka aks arasındaki uzunluk : Tekerlek düşey kuvveti : Aracın boylamsal hızı : Aracın iz genişliği : Şasi eksen takımı : Ön aks dönüş sertlik katsayısı : Arka aks dönüş sertlik katsayısı : Süspansiyon sönüm katsayısı : Lastik (asılı olmayan kütle) sönüm katsayısı : Süspansiyon yay katsayısı : Lastik (asılı olmayan kütle) yay katsayısı. ix.

(11) GERÇEK ZAMANLI DEVRİLME UYARI SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Ölümcül kazaların önemli bir bölümü ağır taşıtların devrilmesi sonucu meydana gelmektedir. Bu nedenle, son yıllarda bazı araştırmacılar aşırı yalpa uyarı ve devrilme engelleyici kontrol sistemlerinin geliştirilmesine odaklanmışlardır. Bu uyarı ve engelleme sistemlerinde kullanılan dinamik devrilme ölçütlerinden biri de TTR devrilme zamanı ölçütüdür. Buna göre bu çalışmada devrilme zamanı ölçütünü esas alan gerçek zamanlı devrilme uyarı sistemi geliştirilmiştir. Birinci bölümde kısaca problemin tanımı yapıldıktan sonra günümüze kadar yapılmış çalışmalar hakkında bilgi verilerek çalışmanın amacı ve kapsamından kısaca bahsedilmiştir. İkinci bölümde literatürden alınan değişken hız ve direksiyon açısı girişlerini de içeren, gerçek zamanda TTR devrilme zamanının hesaplanmasında kullanılabilecek, savrulma ile yalpa dinamiklerini içeren beşinci dereceden hız ve direksiyon açısı ile değişen parametreleri olan bir model oluşturulmuştur. Taşıtın yalpa dinamiğinin ortaya çıkarılmasında kullanılan doğrusal model performansının doğrulanmasında, tümüyle doğrusal olmayan ağır taşıt dinamik simülasyon yazılımı olan TruckMaker kullanılmıştır. Üçüncü bölümde değişken parametreli beşinci dereceden doğrusal model gerçek bir taşıtın yüksek gerçeklikteki dinamik davranışını yakalamak için kullanılmış ve bu amaçla doğrusal modelde parametre kestirimi yapılmıştır. Simülasyon sonuçlarından yararlanarak doğrusallaştırılmış modelin gerçek aracın yakın gelecekteki yalpa dinamiğini tahmin etmekte kullanılabileceği görülmüştür. Dördüncü bölümde TTR hesaplama yapısı ve uyarı sisteminden ayrıntılı olarak bahsedilmiştir ve ardından doğrusal modelden yararlanılarak yalpa uyarı sistemi geliştirilmiştir. Beşinci bölümde, geliştirilen yalpa uyarı sistemi gerçek zamanlı olmayan simülasyonlarla doğrulandıktan sonra araç simülatöründe gerçek zamanlı ve insanlı simülasyonlarla test edilmiştir. Altıncı ve son bölümde ise elde edilen sonuçlar tartışılmış ve ileride yapılabilecek çalışmalar için öneriler sunulmuştur.. x.

(12) DEVELOPMENT OF A REAL-TIME ROLLOVER WARNING SYSTEM SUMMARY A large number of fatal accidents occur due to the rollover of heavy duty vehicles. For this reason, in recent years, some researchers have focused their attention on developing anti-rollover warning systems and rollover avoidance controllers. A dynamic rollover propensity metric that can be used in such studies is the TTR, namely the Time-To-Rollover index. In this thesis, a real-time rollover warning system based on TTR is developed. In the first chapter a brief description of the problem and researches made on this area are given, and then scope and purpose of this work is explained. In the second chapter a fifth order linear dynamic model consisting of a combination of roll and yaw dynamics with velocity and steering level scheduled varying parameters taken from the literature is introduced and used. Behaviour is studied with velocity scheduled parameter estimation/identification in order to be used in calculation of TTR metric under variable speed and steering angle input conditions. The software program TruckMaker is used as the generator of actual truck data in the system identification study and in the simulations to represent the actual truck. In the third chapter 5th order linear model has been used to capture the high-fidelity, realistic yaw and roll dynamics of a truck and system identification has been done for validation of the model parameters. The simulation results show that the 5th order model introduced here is capable of accurately representing the yaw-roll dynamics of the TruckMaker truck and that it can be used in TTR computations. In the fourth chapter TTR computation structure is defined in detail and then using 5th order linear model a rollover warning system is developed. In the fifth chapter, firstly, developed rollover warning system is verified by nonreal-time simulations and afterwards it is tested by real-time and human-in-the-loop experiments in the driving simulator. In the last chapter the results of the study are discussed and as a progress of this study future works are recommended.. xi.

(13) 1.. GİRİŞ. 1.1. Problemin Tanımı. Devrilme diğer kaza tiplerine oranla ölümle sonuçlanma riski daha yüksek olan tehlikeli bir olaydır. Yapılan çeşitli araştırmalara göre ölümle sonuçlanan kazaların önemli bir bölümüne devrilmenin neden olduğu sonucuna varılmıştır. Ağır taşıtların devrilmesi ise tüm dünyada ciddi bir trafik güvenliği problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Emniyet Genel Müdürlüğü Trafik Eğitim ve Araştırma Dairesi Başkanlığı’nın Türkiye İstatistik Kurumu ile birlikte yayınladığı Trafik İstatistik Bülteni’ne göre 2007 yılında Türkiye genelinde meydana gelen toplam 95,613 ölümlü/yaralanmalı kazanın %10.74‘nün nedeni devrilmedir. Şekil 1.1’de de görüldüğü gibi bu oran 2006 yılı için % 10.05 iken son iki yıl içinde devrilme sonucu meydana gelen toplam 18,866 ölümlü/yaralanmalı kazanın tüm kazalara oranı ise %10.42’dir [1]. Bu kazalar sonucu meydana gelen can kaybının yanı sıra, oluşan maddi hasar miktarı da ülke ekonomisinde önemli kayıplara yol açmaktadır.. Şekil 1.1 : 2006 ve 2007 yıllarında devrilme sonucu meydana gelen kaza oranları Ağır taşıtların güvenliği açısından devrilmenin önemli bir ayrıcalığı vardır. Otomobillerin ve hafif ticari araçların performans limiti savrulma kararlılığı ile ifade edilirken ağır taşıtların performans sınırı ise yalpa kararlılığı ile ifade edilebilir. Yalpa kararlılığı ise araç dönmeye zorlandığında oluşan devrilme momentlerine karşı koyabilme yeterliği olarak özetlenebilir. Binek otomobillerin aksine, ağırlık merkezi yüksekliği/iz genişliği oranının büyük olmasından dolayı orta dereceli yanal ivme değerlerinde dahi yalpa kararlılıklarını yitirebilen ağır vasıtaların devrilme olasılığı. 1.

(14) daha yüksektir. Bu nedenle ağır vasıtaların yalpa kararlılıklarının arttırılması önemli bir güvenlik problemidir. Devrilme genel olarak takılmalı ve takılmasız devrilme olarak iki sınıfa ayrılabilir. Takılmalı devrilme günümüzdeki uyarı veya kontrol sistemlerinin önleyemeyeceği, taşıtın bir engele çarpması sonucu meydana gelen kaza olarak tanımlanabilir. Takılmasız devrilme ise yanlış sürücü girişlerinden dolayı meydana gelen devrilmedir. Yapılan çeşitli araştırmalarda takılmasız devrilmenin ana nedenleri arasında yüksek seyir hızı ve şiddetli frenleme ile birleşik ani manevra ile yoldan sapma, dönemeçlerde aşırı hız ve değişken yük durumu gösterilmiştir. Kaynak [1]’de yer alan istatistiksel sonuçlara göre Türkiye genelinde 2006 ve 2007 yıllarında meydana gelen toplam 181,131 trafik kazasına tek başına ya da birlikte neden olan sürücü, yaya, araç, yol ve yolcu etkenlerinin esas alındığı toplam 1,594,956 unsur içinde yer alan sürücü asli kusuru %98 gibi çok yüksek bir orana sahiptir. Bu sürücü hataları içerisinde “doğrultu değiştirme manevralarını yanlış yapma” asli kusurunun diğer tüm sürücü kusurlarına oranı ise %16.50'dir. Takılmalı devrilmenin aksine, yanlış sürücü girişlerinden dolayı meydana gelen devrilme, uyarı veya kontrol sisteminin kullanılması ile önlenebilir olduğundan bu çalışmada bu devrilme türü incelenecektir. 1.2. Günümüze Kadar Yapılmış Çalışmalar. Literatüre bakıldığında Statik Kararlılık Faktörü (SSF), Kararlılık Sınırı (SM), Kritik Kayma Hızı (CSV), Tabla Eğim Oranı (TTR), Yanal Çekme Oranı (SPR), Devrilme Engelleme Metriği (RPM) gibi çeşitli ölçütler görülebilir. Bu belirteçler, aracın devrilme mekanizmasının fiziksel özelliklerine farklı açılardan yapılan yaklaşımlara dayanmaktadır [2]. Günümüzde mevcut birçok çalışma sinyal tabanlı tekniklere dayanmaktadır. Bu tür sistemlerde ölçüt olarak araç yalpa açısının ya da araca etkiyen yanal ivmenin daha önceden belirlenmiş olan eşik değeri kullanılır. Rakheja ve Piche erken uyarı güvenlik izleyicisini önermişlerdir [3]. Statik dönüş manevrasında iç taraftaki tekerleklerin yol ile temasının kesilmesine bir başka ifadeyle tekerleklere düşey doğrultuda etkiyen kuvvetin sıfırlanmasına neden olan ivme eşik değeri tanımlanmıştır. Aracın yanal ivme değeri belirlenen bu eşik değerini aştığında bir uyarı sinyali oluşturulmaktadır.. 2.

(15) Freedman ve diğerleri [4] otoyol çıkış rampalarında tavsiye niteliğinde devrilme uyarıcı sistem kullanılmasını önermişlerdir. Aracın hızı, yolun kavis derecesine göre daha önceden belirlenen hız sınırından daha yüksek olduğunda bir uyarı ışığı tetiklenmektedir. Bu uyarı sinyalinin oluşturulmasında referans olarak alınan aracın devrilmesine neden olabilecek yanal ivme eşik değerinin belirlenmesinde başka herhangi bir ek bilgi kullanılmamıştır. McGee ve diğerleri [5] kaynak [4]’te yapılan araştırmaya ek olarak aracın tipine, hızına ve yüksekliğine bağlı olarak devrilmeye neden olabilecek yanal ivme eşik değerini bir tablo yardımıyla belirleyen uyarı sistemi geliştirmişlerdir. Buraya kadar bahsedilen uyarı sistemleri zamandan bağımsız kıstaslardan yararlanarak olası bir devrilme tehlikesini önceden kestirmeye çalıştıklarından dolayı statiktirler; fakat devrilme hem statik hem de dinamik unsurları içinde barındırdığından bu sistemlerin yalnızca statik ölçütleri temel alarak doğru sonuç vermeleri beklenemez. Buna göre daha doğru ve hassas sonuçlar elde etmek adına son zamanlarda dinamik ifadeleri de içinde barındıran çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Preston, Thomas ve Woodrooffe [6] aracın devrilme tehlikesini belirtmek amacıyla yanal yük transfer oranını (LTR) kullanmışlardır. Bu katsayı tekerleklere eşit oranda yük dağılımı söz konusu olduğu durumda 0’dır. Aracın sağ ya da sol tarafındaki tekerleklerden herhangi birinin yol ile temasının kesildiği durumda LTR sırasıyla 1 ya da -1 değerini alır. Nalecz ve diğerleri [7] devrilme önleyici enerji rezervini (Rollover Prevention Energy Reserve - RPER) önermişlerdir. Bu ölçüt aracın devrilme pozisyonuna gelmesi için gerekli enerji miktarı ile aracı kaldırmak için çekimsel potansiyel enerjiye dönüştürülebilen dönel kinetik enerji arasındaki farka eşittir. Aracın devrilmesinin söz konusu olmadığı durumlarda RPER pozitiftir. RPER negatif değere sahip olduğunda ise enerji devrilme durumunun dışına aktarılamıyorsa devrilme olayının gerçekleşmesi kaçınılmaz olacaktır. Bu ölçütün kullanılmasının özel bir avantajı ise hem takılmalı devrilme hem de manevradan kaynaklanan takılmasız devrilme durumları için aynı mantığın uygulanabilir olmasıdır. Ervin ve diğerleri [8] devrilme kararlılığı bilgi sistemini önermişlerdir. Bu sistem araç durumunun gerçek zamanlı ölçümlerine dayanarak devrilme ivmelenmesi eşik. 3.

(16) değerini belirlemektedir. Devrilme eşik değerinin belirlenmesi için üç farklı ivmelenme eşik değeri dinamik olarak hesaplanmaktadır. Trent ve Greene [9] devrilme kararı eşik değeri olarak lastik deformasyonunu kullanmışlardır. Burada, herhangi bir andaki kritik lastik deformasyon değeri kestirilmiş ve bu andaki hesaplanmış lastik deformasyonu ile karşılaştırılmıştır. Eğer hesaplanmış değer kritik değerden daha büyük ise bir uyarı sinyali oluşturulmaktadır. Chen ve Peng [10,11] aracın devrilme olasılığına kadar olan yakın gelecekte aracın dinamik davranışını tahmin etmek için aracın temsili modelinden yararlanarak devrilme zamanının (Time To Rollover - TTR) hesaplanmasını önermişlerdir. Buna göre kritik devrilme olayı bir taraftaki tekerleklerin yol ile temasının kesilmesi veya aracın asılı kütle yalpa açısının daha önceden belirlenen bir eşik değerini aşması olarak tanımlanmaktadır. Uygulamada TTR sabit direksiyon açısı girişinde kritik devrilme olayı meydana gelene kadar yalpa ve savrulma dinamiğini içeren ve aracın yakın gelecekteki davranışını öngörebilmesi adına düşük dereceli olan doğrusal araç modelinin simülasyonunun yapılmasıyla hesaplanmaktadır. Modelin benzetiminden yola çıkarak devrilme olayının belirli bir zaman dilimi içerisinde, örneğin 3 saniye, gerçekleşmeyeceği öngörülürse hesaplama sonlandırılır ve TTR değeri 3 saniye olarak belirlenir; fakat benzetim sonucu 3 saniyeden daha önce bir devrilme olayı öngörülüyorsa hesaplanan bu zaman değeri devrilme zamanı olarak bildirilir. Chen ve Peng tarafından önerilen yöntemde çeşitli noktalar ihmal edilmiştir. Bunların en önemlisi acil durum manevralarında araç dinamiği ile çok iyi örtüşmeyen savrulma ve yalpa dinamiği ayrı olarak ele alınan üçüncü dereceden basitleştirilmiş bir modelin kullanılmasıdır. Ayrıca devrilme olayı uyarısı araç gövde yalpa açısı önceden belirlenmiş sabit bir eşik değer ile karşılaştırılarak yapılmaktadır. Bunun yanında ağır taşıtlarda ani manevralarda genellikle büyük hız değişimleri gözlenmesine rağmen aracın yakın gelecekte sabit hız ve direksiyon açısıyla hareket edeceği kabulü bu yöntemin doğruluğunu azaltmaktadır. Bahsedilen bu ihmalleri gidermek adına Yu, Güvenç ve Özgüner [2] yapmış oldukları çalışmada Chen ve Peng’in [10,11] önermiş oldukları devrilme zamanı (TTR) yönteminin yanal yük transferi oranı ile (LTR) birlikte kullanılmasının daha güvenilir sonuç vereceğini belirtmişlerdir. Buna göre yalpa ve savrulma dinamiğini birleştiren, yalpa dinamiği gereği lastiklerde meydana gelen deformasyonu da içerecek şekilde beşinci dereceden doğrusal dinamik bir model önermişlerdir. Chen ve Peng’in önermiş 4.

(17) olduğu devrilme zamanını (TTR) geliştirerek devrilme anına kadar direksiyon açısının veya araç hızının da zamana bağlı olarak değiştiği durumlara göre iki farklı devrilme zamanı (TTR) hesabı yöntemi geliştirilmiştir. Ardından hesaplanan bu devrilme zamanı, yalpa uyarı sisteminin yanı sıra devrilme engelleyici kontrolcünün de tetikleyicisi olarak kullanılmıştır. 1.3. Çalışmanın Amacı ve Kapsamı. Bu çalışmada,. sürücü girişlerinden dolayı meydana gelen takılmasız devrilme. sonucu oluşan kazaları önlemek amacıyla gerçek zamanlı devrilme (yalpa) uyarı sisteminin tasarımı amaçlanmıştır. Buna göre ikinci bölümde, aracın yakın gelecekteki dinamiğini öngörmek amacıyla yalpa ve savrulma dinamiğini birlikte içeren doğrusal araç modeli oluşturularak bu doğrusal model ile birlikte kullanılan ve gerçek. araç. dinamiğini. yansıttığı. varsayılan. TruckMaker®. modelinden. bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde doğrusal model ile gerçekçi aracın dinamiğini farklı çalışma noktalarında da doğru şekilde tahmin edebilmek amacıyla farklı hız ve direksiyon açısı girişlerine göre parametre kestirimi yapılarak ara değer tabloları haline getirilmiş ve ardından yapılan parametre kestirimin niteliği çeşitli simülasyonlarla. doğrulanmıştır.. Dördüncü. bölümde. doğrusal. modelden. yararlanılarak yalpa uyarı sistemi geliştirilmiş ve devrilme zamanı ölçütü ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Beşinci bölümde geliştirilen yalpa uyarı sistemi insanlı ve gerçek zamanlı simülasyonlarla test edilmiştir. Altıncı ve son bölümde ise elde edilen sonuçlar tartışılmış ve ileride yapılabilecek çalışmalar için öneriler sunulmuştur.. 5.

(18) 2.. ARAÇ MODELLERİ. Devrilme uyarıcı sistem tasarımında gerçek aracın kullanılması tehlikeli, zaman alıcı ve maliyetli olacağından bunun yerine simülasyon ortamında gerçek bir aracın davranışlarını elde etmek adına doğrusal olmayan gerçekçi araç modelinin kullanılması daha uygun olacaktır. Diğer yandan devrilme zamanı ölçütü hesaplama uygulamasının gerçekte uygulanabilmesi için gerçek zamandan daha hızlı çalışabilecek düşük mertebeli ve doğrusal basit bir modele gereksinim söz konusudur. 2.1. Gerçekçi Araç Modeli. Devrilme zamanının (TTR) öngörülebilmesi adına geliştirilen doğrusal modelin, simülasyon çalışmalarında kullanılması için gerekli, gerçeğe çok yakın araç dinamiği davranışını elde etmek amacıyla bir ağır taşıt dinamiği ticari simülasyon yazılımı olan TruckMaker® [12] kullanılmıştır. TruckMaker ağır taşıtların sanal test sürüşleri için simülasyon çözümü sunan bir yazılımdır. Sanal test sürüşü sırasında 600’den fazla parametrenin değişimi gözlenebilmektedir. Yazılım araç, sürücü, lastik, yol, trafik ve çevre şartları etkileşimini detaylı alt sistemler ve komponentlerle simüle edebilir. Söz konusu herhangi bir alt sistemin yerini gerçek donanımlar ya da kullanıcı tarafından yazılmış algoritma modülleri alabilir. Yazılım genel olarak iki ana bileşenden meydana gelmektedir. Birinci bileşen sanal araç ortamı, ikinci bileşen ise kullanıcı ara yüzüdür. Sanal araç ortamı sanal araçtan, sanal yoldan ve sanal sürücüden oluşmaktadır. Burada sözü edilen sanal araç gerçek bir aracın davranışları ile örtüşen bilgisayar model gösterimi şeklinde özetlenebilir. Sanal araç, hareket denklemleri, kinematik v.b. ifadeler ile mekanizma sisteminin davranışlarını içeren matematiksel modelden oluşur. Daha sonra model parametreleri gerçek aracın özelliklerinden yararlanılarak atanabilir. Bu yaklaşım ile yazılım herhangi bir ağır taşıtı modellemek için kullanılabilir. Sanal yol, gerçek bir yolun veya test için özel olarak oluşturulmuş bir pistin sayısallaştırılmış ya da bilgisayarda modellenmiş temsilidir. Sanal sürücü gerçek bir sürücünün davranışlarını simüle eden algoritmadır. Direksiyon manevrası, 6.

(19) fren, gaz ve debriyaja basma ve vites değiştirme gibi gerçek bir sürücü tarafından kontrol edilen her şey sanal sürücü tarafından gerçekleştirilmektedir. Kullanıcı ara yüzü ise sanal araç ortamına ara birim oluşturan tüm araçları içermektedir. Bu araçlar, simülasyonun başlatılıp durdurulması, sürüş manevralarının tanımlanması, araç parametrelerinin girilmesi, sonuçların gösterimi v.b. işlemler için kullanılmaktadır. TruckMaker yazılımının kullanıcı ara biriminden bir görüntü Şekil 2.1’de gösterilmektedir.. Şekil 2.1 : TruckMaker ara yüzü TruckMaker modelinin kaynak kodunda kullanılan doğrusal olmayan diferansiyel hareket denklemleri, gerçek zamanlı mekanizma dinamiği aracı olan MESA VERDE’den elde edilmiştir. Araç modelindeki mekanik sistem 9 kısımdan meydana gelmektedir. 17 kinematik ve 20 elastokinematik serbestlik derecesi sağlayan doğrusal olmayan direksiyon-süspansiyon kinematiği ve elastokinematiği ara değer tabloları kullanılarak modellenmiştir. Bu tablolar çeşitli ölçüm sonuçlarından ya da detaylı MESA VERDE veya ADAMS® modellerinden gerçek zamanlı çalışacak şekilde elde edilebilir. Süspansiyon sisteminde tekerlekler birbirinden bağımsız hareket edebilir veya aynı aks üzerindeki iki süspansiyon mekanik parçalarla birbirine bağlanabilirler. Kuvvet elemanları (yaylar, sönümleyiciler, v.b.) doğrusal olmayan bağıntılarla ifade edilmiştir [13].. 7.

(20) Şekil 2.2 : Gerçekçi araç TruckMaker’de yer alan model genel bir model olduğundan model parametreleri olarak, bu çalışmada gerçekçi araç olarak seçilen Şekil 2.2’deki Renault Magnum aracının mümkün olduğunca gerçek değerleri kullanılmıştır. 2.2. Doğrusal Araç Modeli. Devrilme zamanının (TTR) doğru olarak kestirimi için aracın dinamiğini öngörebilmek adına devrilmeye neden olan faktörleri içeren hassas bir model geliştirilmelidir. Günümüze kadar yapılmış olan çalışmalar devrilme olayının yalnızca aracın yalpa dinamiği ile ifade edilemeyecek kadar karmaşık olduğunu göstermektedir. Buna göre yunuslama ve sıçrama hareketlerinin devrilme dinamiği üzerindeki etkileri ihmal edilebilir düzeyde olmasına rağmen devrilme, yalpa ve yanal dinamik ile sıkı bir ilişki içerisindedir. Bu nedenle bu sonuç bir başlangıç noktası niteliğindedir ve oluşturulan model yalpa ve savrulma dinamiğinin bileşimi içeren beş serbestlik derecesine sahip doğrusal bir modeldir. Modelin doğrusallaştırılması, doğrusal olmayan araç modelinde küçük açı değişimleri kabulüyle belirli bir çalışma noktası civarında yapılabilir. Savrulma hızı. 8.

(21) ve yanal kayma açısı, aracın boyuna hızına doğrusal olmayan bir ifadeyle bağımlı olduğundan, belirli çalışma şartları etrafında sabit parametre değerlerine sahip doğrusal modelde aracın boyuna hızının sabit olduğu varsayılmıştır. Diğer yandan araç dinamiğinde önemli bir yere sahip olan lastiklerin ufak yanal kayma açısı (< 5o) değerlerinde yanal lastik kuvvetleri ile doğrusal bir ilişkiye sahip olduğu görülmektedir ve bu sonuca dayanarak doğrusal lastik modeli kullanılmıştır. Bunun yanında modelin daha basit hale getirilebilmesi için ön ve arka akstaki tekerlekler Şekil 2.3’teki gibi bir araya getirilmiş ve asılı olmayan araç kütlesi olarak temsil edilmişlerdir.. Şekil 2.3 : Araç yalpa-savrulma dinamik modeli geometrisi [14] Aracın asılı ve asılı olmayan kütle olarak iki kısımdan meydana geldiği kabulü yapılırsa, asılı kütle, konumu süspansiyonun kinematik özelliklerine bağlı olan yalpa ekseni etrafında dönebilir. Bunun yanında, lastiklerin düşey doğrultudaki deformasyonu sonucu asılı olmayan kütlede meydana gelen yalpa açısı da dikkate alınmalıdır. Buna göre Şekil 2.3’e göre doğrusallaştırılmış araç modeli hareket denklemleri, momentumdaki değişimin araç üzerine etkiyen harici kuvvetlerin veya momentlerin toplamına eşitlenmesi ile elde edilebilir [2].. 9.

(22) Araç üzerine etkiyen yanal kuvvet dengesi aşağıdaki denklemle ifade edilebilir. ••. •. M (V + Ur ) + ms h φ = Fyf cos δ + Fyr + Fxf sin δ. (2.1). Yönlendirme açısının (δ) küçük olduğu kabul edilirse cos δ=1 ve sin δ = 0 olur. Buna göre (2.1) denklemi aşağıdaki şekilde düzenlenebilir. ••. •. M (V + Ur ) + ms h φ = Fyf + Fyr. (2.2). Doğrusal tekerlek modeline göre ön ve arka aks için ayrı ayrı tanımlanan tekerlek kuvvetleri, tekerlek kayma açısı ile dönüş sertlik katsayısının çarpımı olarak tanımlanmaktadır.. Fyf ≅ Cα f α f. (2.3). Fyr ≅ Cα rα r. (2.4). Tekerlek kayma açıları ise ön ve arka aks için yazılan hız denklemlerinden hareketle aşağıdaki gibi yazılabilir.. αf ≅δ −. αr ≅ −. V +lf r. (2.5). U. V − lr r U. (2.6). Aracın yanal kayma açısı, aracın ağırlık merkezinden etkiyen hız vektörü ile boyuna ekseni arasındaki açı olarak tanımlanabilir. Buna göre küçük açı değerleri için yanal kayma açısı aracın boyuna ve yanal hızına bağlı olarak denklem (2.7) ile ifade edilebilir.. β≅. V U. (2.7). Buna göre denklem (2.2) araç yanal kayma açısını içerecek şekilde düzenlenirse, aracın boyuna hızı sabit olmak üzere aşağıdaki şekilde yazılabilir.. 10.

(23) ••. •. MU β + ms h φ = Yβ β + Yr r + Yδ δ. (2.8). Yβ = −(Cα f + Cα r ) Yr = − MU +. (2.8a). Cα r lr − Cα f l f. (2.8b). U. Yδ = Cα f. (2.8c). Aracın z-ekseni etrafındaki moment dengesi ise ••. •. •. 2. •. − I xz φ + I zz r − I xy φ − I yz r φ = l f Fyf cos δ − lr Fyr + l f Fxf sin δ •. şeklinde ifade edilebilir. Denklemde yer alan φ. 2. (2.9). •. ve r φ ifadeleri çok küçük. olduğundan ihmal edilmiştir. Diğer yandan yönlendirme açısının (δ) küçük olduğu kabul edilirse cos δ = 1 ve sin δ = 0 olur. ••. •. − I xz φ + I zz r = l f Fyf − lr Fyr. (2.10). (2.10) eşitliğinin sağ tarafında yer alan ifadede tekerlek kuvvetleri yanal kayma açısını içerecek şekilde düzenlenirse, z-ekseni etrafındaki moment dengesi aşağıdaki şekilde ifade edilebilir. ••. •. − I xz φ + I zz r = N β β + N r r + Nδ δ. (2.11). N β = Cα r lr − Cα f l f. Nr = −. (2.11a). Cα r lr2 + Cα f l 2f. (2.11b). U. Nδ = Cα f l f. (2.11c). Asılı kütle üzerine etkiyen yalpa momenti. 11.

(24) ••. •. •. •. •. •. I xs φ − I xz r + I xy r φ + I yz r 2 = ms ghφ − msUh ( β + r ) − K (φ − φu ) − D (φ − φu ). (2.12). eşitliği ile ifade edilebilir. Burada yer alan savrulma hızı ile savrulma açısal hızının •. çarpımı ( r φ ) ve savrulma hızının karesi ( r 2 ) diğer ifadelere göre çok küçük olduğundan göz ardı edilebilir. Bu ifadede yer alan K ve D sırasıyla süspansiyonun sertlik ve sönüm katsayılarıdır. Buna göre asılı kütle moment dengesi aşağıdaki şekilde yazılabilir. ••. •. •. •. •. I xs φ − I xz r = ms ghφ − msUh ( β + r ) − K (φ − φu ) − D(φ − φu ). (2.13). Asılı olmayan kütle üzerindeki yalpa momenti dengesi ise lastiklerde düşey yönde deformasyona neden olan lastik sertlik katsayısı, Ku ve sönüm katsayısı, Du’nun da yer aldığı denklemle aşağıdaki şekilde yazılabilir.. (. ). •. − hr Yβ r β + Yrr r = muU (hu − hr ) ( β + r ) + Kuφu − mu g (hu − hr )φu •. •. (2.14). •. − K (φ − φu ) − D(φ − φu ) + Du φu Yβ r = −Cα r. (2.14a). Cα r lr U. (2.14b). Yrr =. Doğrusal sistem analizinde ve nümerik integrasyonda kullanılmasını daha kolay hale getirebilmek amacıyla aracın hareket denklemleri durum uzay gösterimi şeklinde ifade edilebilir. Bu amaçla, öncelikle (2.8), (2.11), (2.13) ve (2.14) numaralı denklemler, (2.15) eşitliğindeki formatta yazılabilirler. •. _. _. I x = Ax + B δ. MU 0 ⎡ ⎢ 0 I zz ⎢ 0 0 I= ⎢ ⎢ − I xz msUh ⎢ ⎢⎣ −muU (hu − hr ) 0. (2.15) 0. ms h. 0 − I xz 1 0 0. I xs. 0. 0. ⎤ ⎥ 0 ⎥ ⎥ 0 ⎥ −D ⎥ − D − Du ⎥⎦ 0. 12. (2.15a).

(25) ⎡ Yβ ⎢ N ⎢ β _ A=⎢ 0 ⎢ ⎢ 0 ⎢ ⎣ hrYβ r _. B = [Yδ. Yr. 0. ⎤ ⎥ Nr 0 0 0 ⎥ 0 0 ⎥ (2.15b) 1 0 ⎥ −msUh ms gh − K − D K ⎥ −K hrYrr + muU (hu − hr ) − D Ku + K − mu g (hu − hr ) ⎦⎥ 0. 0 0 0] T. Nδ. 0. (2.15c). •. x = [ β r φ φ φu ] T. (2.15d). Buna göre (2.15) denklemi aşağıdaki şekilde düzenlenerek durum uzay formuna getirilebilir. •. x = Ax + Bδ. (2.16). _. A = I −1 A. (2.16a). _. B = I −1 B. (2.16b). Denklem (2.16) ile ifade edilen beşinci mertebeden doğrusal araç modelinin durum değişkenleri yanal kayma açısı (β), savrulma hızı (r), asılı kütle yalpa açısı (Ø), asılı •. kütle yalpa açısal hızı ( φ ), asılı olmayan kütle (aks) yalpa açısı ( φu ) olarak açıklanabilir. Modelin tek girişi direksiyon açısıdır (δ). Araca ağırlık merkezinden etkiyen yanal ivme değeri (ay) ise durum değişkenlerinden yararlanılarak hesaplanabilir. Aracın yalpa ve savrulma dinamiğini içeren hareket denklemlerinin oluşturulmasında kullanılan parametre tanımları Tablo 2.1’de, bu parametrelere ait sayısal değerler ise EK A’da yer alan Tablo A.1’de verilmiştir.. 13.

(26) Tablo 2.1: Araç yalpa-savrulma dinamik modeli parametreleri. Parametre lf lr M ms mu hcg hs hu hr h Izz Ixz Ixs g. Tanım Ağırlık merkezi ile ön aks arasındaki uzunluk Ağırlık merkezi ile arka aks arasındaki uzunluk Aracın toplam kütlesi Aracın asılı toplam kütlesi Aracın asılı olmayan toplam kütlesi Aracın ağırlık merkezi yüksekliği Asılı kütlenin ağılık merkezi yüksekliği Asılı olmayan kütlenin ağırlık merkezi yüksekliği Aks yalpa ekseni yüksekliği Aks yalpa ekseni ile ağırlık merkezi arasındaki mesafe Asılı kütlenin savrulma atalet momenti Asılı kütlenin savrulma-yalpa çarpım atalet momenti Asılı kütlenin yalpa atalet momenti Yerçekimi sabiti. 14.

(27) 3.. DOĞRUSAL MODEL PARAMETRELERİNİN KESTİRİLMESİ. Yalpa uyarı sisteminde kullanılacak olan beş serbestlik derecesine sahip doğrusal araç modeli elde edilirken, bazı model parametrelerinin belirli çalışma noktası etrafında doğrusal davrandıkları kabulü yapılmıştır; ancak gerçekte lastikler, sönümleyiciler, yaylar, v.b. taşıt bileşenlerinin birçoğunun dinamik davranışı geniş çalışma aralıklarında doğrusal olmayan bağıntılarla ifade edilebilirler. Bunun yanında devrilme zamanının hesaplanmasında kullanılacak model hızlı çalışması gerektiğinden dolayı doğrusallaştırıldığından, sistemin farklı çalışma noktalarında da doğru sonuç verebilmesi için doğrusal olmayan parametrelerin farklı çalışma noktaları için değerleri kestirilmelidir 3.1. Parametre Kestirimi. Yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı ön ve arka aksın dönüş sertlik katsayıları (Cαf, Cαr), süspansiyon ve aksın yay sertlik katsayıları (K, Ku) ve sönüm katsayıları (D, Du) farklı çalışma noktalarında doğrusal model ile doğrusal olmayan modelden. Şekil 3.1 : Parametre kestirimi. 15.

(28) elde edilen sonuçların örtüşmesi için Simulink Parameter Estimation® [15] aracı kullanılarak yapılan parametre kestirimi ile belirlenmişlerdir. Parametre kestirimi farklı basamak direksiyon açısı girişlerinde (150o, 200o, 250o, 300o, 350o, 400o, 450o) ve farklı boyuna hız değerlerinde (20km/h, 40km/h, 50km/h, 60km/h, 70km/h) gerçekleştirilmiştir. Yapılan parametre kestirim çalışmasının niteliği her seferinde gerçek araç dinamiğini yansıttığı varsayılan TruckMaker’den elde edilen simülasyon sonuçları ile doğrusal modelden elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak incelenmiştir (bkz. Şekil 3.1). Buna göre parametre kestirimine ilişkin yapılan simülasyonlarda gerçek taşıt (TruckMaker) ile doğrusal model karşılaştırmasına ilişkin iki sonuç Şekil 3.2 ve Şekil 3.3’te gösterilmiştir. Parametre kestirimine ait tüm sonuçlar ise EK B’de yer almaktadır. 10. 1 TruckMaker Doğrusal. r [derece/s]. β [derece]. 0 -1 -2 -3 -4. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. Doğrusal. -10 -20 -30 -40. 40. TruckMaker. 0. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. 2 φu [derece]. φ [derece]. 1.5 1 TruckMaker. 0.5. Doğrusal. 0. 0.4 TruckMaker. 0.2. Doğrusal. 0 0. 5. 20 Zaman [s]. 30. 40. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. 0.2 TruckMaker. y. a [g]. 0. Doğrusal. -0.4 -0.8. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. Şekil 3.2 : 40 km/h hızda 400o direksiyon açısı girişi ile parametre kestirimi. 16.

(29) 10 r [derece/s]. β [derece]. 4 2 0. TruckMaker Doğrusal. -2. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 0. Doğrusal. -10 -20 -30. 40. TruckMaker. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. 2 φu [derece]. φ [derece]. 1.5 1 0.5. TruckMaker Doğrusal. 0 0. 5. 20 Zaman [s]. 30. 0.4 0.2. TruckMaker Doğrusal. 0 40. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. 0.2. y. a [g]. 0. TruckMaker Doğrusal. -0.4 -0.8. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. Şekil 3.3 : 60 km/h hızda 350o direksiyon açısı girişi ile parametre kestirimi. Sonuçlar incelendiğinde; 40km/h sabit hızda 400o direksiyon açısı girişi için doğrusal model çıkışlarının (yanal kayma açısı β, savrulma hızı r, asılı kütle yalpa açısı Ø, aks yalpa açısı Øu ve yanal ivmelenme ay) gerçek taşıt cevaplarıyla iyi derecede örtüştüğü görülmektedir. Diğer yandan 60 km/h hız ve 350o direksiyon açısı ile gerçekleştirilen parametre kestirim sonuçlarının da Şekil 3.3’te görülebileceği gibi genel olarak iyi olduğu söylenebilir. Yanal kayma (β) ve savrulma açılarının (r) geçici hâl cevabındaki farklılığın yanal yük transferinden ve doğrusal olmayan lastik karakteristiğinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Doğrusal model çıkarımında lastiklere gelen yanal kuvvetin, lastik kayma açısının küçük değişimlerinde doğrusal bir davranış gösterdiği kabulü yapıldığından, bu doğrusal bölgenin dışına çıkan kayma açısına sahip lastiğin dönüş sertlik katsayısı da geçici hâl cevabında farklılık göstermektedir. Bununla birlikte sürekli hâl cevabı için doğrusal davranış 17.

(30) sergilediğinden gerçek sonuçlarla model sonuçlarının oldukça iyi örtüştüğü görülebilir [16]. Farklı direksiyon açısı ve hız birleşimlerine göre yapılan parametre kestiriminin ardından daha önceden belirlenmiş olan değişken araç parametreleri araç hızı U ve. 5. 5. x 10. x 10. Cαf [N/rad]. 4. 3.5 Cαr [N/rad]. 3 2 1 20. 30. 150 40. 3 2.5 20. 250. 50. 60 U [km/h] 70 450. 30. 350 δ [derece]. 6. 450. 350 δ [derece]. 6. x 10. 1.9 Ku [Nm/rad]. 4.6. 1.8 1.7 150. 20 250. 40 60 U [km/h]. 450. 4.4 4.2 20. 4. 50. 450. 350 δ [derece]. 5. 5. 40. 40. x 10. 10. 30. 150 250. 60 70 U [km/h]. x 10. 0 20. 30. 350 δ [derece]. Du [Nms/rad]. K [Nm/rad]. 250. 50. 60 70 U [km/h]. x 10. D [Nms/rad]. 150 40. 250. 50. 60 70 U [km/h]. 450. 150. 2 1 0 20. 150 30. 40. 250 50. 60 70 450 U [km/h]. 350 δ [derece]. Şekil 3.4 : Kestirilmiş parametre değerleri. 18. 350 δ [derece].

(31) ve direksiyon açısı δ’ya bağlı ara değer tabloları haline getirilmiştir ve grafik olarak Şekil 3.4’te gösterilmektedir. 3.2. Parametre Kestiriminin Doğrulanması. Doğrusal model parametrelerinin farklı hız ve direksiyon açısı yapılandırmaları kullanılarak belirlenmesi ve bu değerlerin çizelge haline getirilmesinin amacı belirli çalışma aralıkları için doğrusallaştırılmış model çıkışlarının değişken hız ve direksiyon açısı durumunda da gerçek sonuçlarla örtüşmesini sağlamaktır. Buna göre parametre kestirim çalışması sonucu elde edilen ara değer tablolarının farklı durumlarda da kullanılabilir olup olmadığını belirlemek adına daha genel simülasyonlar yapılmalıdır. Bu amaçla, hem gerçek araç modeline hem de doğrusallaştırılmış modele belirli direksiyon açısı değeri ve hız profili girilerek iki farklı simülasyon gerçekleştirilmiştir. İlk simülasyonda aracın hızı Şekil 3.5 ‘teki gibi azalan bir profile sahip iken belirli bir anda J-dönüş manevrasını sağlayan basamak direksiyon girişi hem TruckMaker’e hem de doğrusal modele uygulanmıştır. Bu girişlere karşılık Şekil 3.6’da elde edilen sonuçlar incelendiğinde nedeni daha önce açıklandığı üzere yanal kayma açısının geçici hâl cevabında göz ardı edilebilir bir fark dışında tam bir örtüşmeden bahsedilebilir (bkz. Şekil 3.6).. U [km/h]. 80 60 40 20. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 50. δ [derece]. 0 -50 -100 -150. Şekil 3.5 : Değişken hız profilinde basamak direksiyon açısı girişi. 19.

(32) β [derece]. 0. -4. r [derece/s]. TruckMaker. -2. Doğrusal. 0. φ [derece]. 20 Zaman [s]. 30. 40. 20 Zaman [s]. 30. 40. 20 Zaman [s]. 30. 40. 20 Zaman [s]. 30. 40. 20 Zaman [s]. 30. 40. 0 -10. TruckMaker Doğrusal. -20 0. 10. 1 TruckMaker Doğrusal. 0.5 0 0. φu [derece]. 10. 10. 0.4 TruckMaker. 0.2. Doğrusal. 0 0. 10. 0.2. y. a [g]. 0 -0.2. TruckMaker Doğrusal. -0.4 0. 10. Şekil 3.6 : Değişken hız profilinde basamak direksiyon girişine göre model karşılaştırma simülasyonu. 20.

(33) U [km/h]. 80 60 40 20 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. δ [derece]. 500. 0. -500. Şekil 3.7 : Değişken hız profilinde değişken direksiyon açısı girişi. İkinci simülasyonda ise değişken hız profili ile birlikte birinci simülasyondan farklı olarak değişik genliğe sahip basamak ve sinüs fonksiyonlarının bir bileşimi şeklinde karmaşık bir direksiyon açısı profili seçilmiştir (bkz. Şekil 3.7). Geniş bir aralıkta değişen bu tür bir direksiyon girişinin kullanılmasıyla yapılan parametre kestiriminin niteliği daha kolay anlaşılabilir. Buna göre Şekil 3.7’de gösterilen hız ve direksiyon açısı profiline göre gerçek araçtan (TruckMaker) elde edilen sonuçlar ile doğrusal model sonuçları karşılaştırıldığında Şekil 3.8’de görülebileceği gibi doğrusal model ile aracın dinamiğinin çok iyi bir yakınlıkla kestirilmiştir. Diğer yandan sonuçlardaki küçük farklılıkların, doğrusal modelin farklı çalışma alanlarında da doğru sonuç verebilmesi için oluşturulan ara değer tablolarından elde edilen. parametrelerin. yaklaşık. değerlerinin. düşünülmektedir.. 21. kullanılmasından. kaynaklandığı.

(34) 15 TruckMaker. β [derece]. 10. Doğrusal. 5 0 -5 0. 10. 20 Zaman [s]. 30. 40. r [derece/s]. 50. 0 TruckMaker Doğrusal. -50. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 35. 40. 35. 40. 35. 40. 2. φ [derece]. TruckMaker Doğrusal. 0. φ u [derece]. -2. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. TruckMaker. 0.5. Doğrusal. 0 -0.5 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. ay [g]. 1. 0 TruckMaker Doğrusal. -1. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. Şekil 3.8 : Değişken hız profilinde değişken direksiyon girişine göre model karşılaştırma simülasyonu. 22.

(35) 4.. DEVRİLME (YALPA) UYARI SİSTEMİ. Bir araç direksiyon marifetiyle kavisli bir yol izlemeye ya da şartlar gereği ani manevra ile dönmeye zorlandığında, aracın ağırlık merkezinden etkiyen yanal ivme, tekerleklerdeki normal kuvvetler aracılığıyla uygulanan moment ile karşı konulan bir yalpa momenti oluşturur. Bu moment ağırlık merkezinin yanal doğrultuda yer değiştirmesine neden olduğu gibi aracın dönme merkezine göre iç taraftaki tekerleklerinden dış taraftaki tekerleklerine doğru yanal bir yük transferine neden olur. Bu yük transferinden dolayı iç taraftaki tekerleklere düşey yönde etkiyen yük sıfıra ulaştığında aracın devrilme eşiğine ulaşılmış olur. Taşıtlar için devrilme eşik değeri, devrilmeden hemen önce ulaşılan maksimum yanal ivme olarak tanımlanabilir. Bu anda iç taraftaki tekerleklerin yol ile teması kesilir, aracın ağırlık merkezi yalpa momentini daha da artıracak şekilde yükselir ve dış taraftaki tekerleklere doğru hareket eder. Bu durumda araç kararsız hale gelir ve yanal ivme değerinde herhangi bir artım olmasa da araç devrilir [17]. Devrilmenin doğası gereği her şey çok kısa sürede meydana geldiğinden olası bir devrilme riskinin sürücü tarafından önceden fark edilmesi ve buna karşılık vermesi oldukça güçtür. Buna göre özellikle ağır taşıtların devrilmesi sonucu meydana gelen kazaların önlenebilmesi adına aracın devrilme riskine karşı çeşitli uyarı ve/veya kontrol sistemlerinin geliştirilmesi son derece önemlidir. Bu sistemlerin yararlı olması için devrilme riskini sürücünün reaksiyon süresinden daha önce belirlemeleri gerekir. Palkovics ve diğerleri [18,19] ağır taşıtlarda devrilme sonucu meydana gelen kazaları önlenebilir, potansiyel önlenebilir, önlenemez ve bilinmeyen olarak dört farklı şekilde gruplandırmışlardır. Tablo 4.1’de yer alan sonuçlara göre, eğer taşıt, uyarı sistemine sahipse meydana gelen kazaların %40’dan fazlası (potansiyel olarak) önlenebilirdir.. 23.

(36) Tablo 4.1: Taşıtta uyarı sistemi ya da deneyimli sürücü bulunması durumunda devrilme kazasının önlenebilirlik oranı. Yüzde (%) Önlenebilir Potansiyel Önlenebilir Önlenemez Bilinmeyen. Araçtaki Devrilme Önleyici Etkenler. 3.3 38.4 49.7 8.6. Uyarı Sistemi. Deneyimli Sürücü. Evet Evet Evet Bilinmiyor. Gereksiz Evet Evet Bilinmiyor. Devrilme nedeniyle meydana gelen kazalar uyarı ve/veya kontrol sisteminin kullanılmasıyla önlenebilir nitelik taşıdığından bu alanda yapılmış çalışmalar genel olarak geribildirim kaynaklarına göre sinyal tabanlı ve model tabanlı olarak iki grupta incelenebilir. Sinyal tabanlı sistemler genellikle sistemin gerçek giriş ve çıkış değerleri üzerinden hareketle eğitim/öğrenme algoritmalarına dayanmaktadır. Eğer algoritma tasarımında eğitim/öğrenme aşamasında sistemin karakteristiğini tam olarak ortaya koyan veriler kullanılmadıysa, özellikle farklı çalışma noktalarında yanlış sonuç verebilirler. Diğer yandan, model tabanlı sistemlerde ise aracın gelecekteki hareketini tahmin etmek için tasarlanan modeller kullanılır. Sinyal tabanlı sistemlerden farklı olarak, uygun model yapısı ve parametreler kullanıldığı sürece hareket öngörüsü iyi bir yaklaşıklıkla gerçekleştirilebilmektedir [20]. Günümüzdeki birçok uyarı sistemi sinyal tabanlı yöntemlere dayanmaktadır. Taşıtın yalpa açısı ya da yanal ivme değeri önceden tanımlı eşik değerini aştığında uyarı verirler. Bu sistemler, tehlikeli manevralarda eşik değeri aşılmadan önce kazayı önlemek adına gelecekteki olası bir devrilme riskini öngöremediklerinden dolayı, bu durumu daha önceden kestirebilen hassas ölçütlere gereksinim vardır. 4.1. Devrilme Zamanı Ölçütü. Dinamik devrilme ölçütü, araç dinamiğinin kullanılmasıyla geleceğe yönelik tahminlere dayanarak hesaplanan devrilme tehdidine karşı tehlike seviyesinin bir ölçüsüdür. Buna göre gerçekleşmesi çok yakın devrilme anına kadar olan zamanın (saniye cinsinden) ölçülmesi, devrilme zamanı olarak tanımlanabilir. Gelecekteki devrilme tehlikesinin tespitine kadar araç hareketinin tahmin edilmesi için temsili modelin kullanıldığı dinamik devrilme tehlikesi ölçütünün geliştirilmesi 24.

(37) konusunda son zamanlarda çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bunlar arasında Chen ve Peng [10,11] tarafından önerilen devrilme zamanı ölçütü (Time To Rollover - TTR), model tabanlı devrilme tehlikesi tespiti anlamında önemli bir potansiyele sahiptir. Bu tip bir öngörü algoritmasında devrilme olayı bir tekerleğin yer ile temasının kesilmesi ya da asılı kütle yalpa açısının önceden tanımlı eşik değerini aşması olarak tanımlanmaktadır. Uygulamada TTR belirli zaman adımlarında sabit direksiyon açısı girişi ile düşük mertebeli doğrusal savrulma ve yalpa dinamiğini içeren araç modelinin devrilme anına kadar simülasyonunun yapılmasıyla hesaplanır. Eğer belirlenen bir zaman dilimi içerisinde, örneğin X saniye, devrilme öngörülmüyorsa TTR değeri X saniye olarak atanır ve hesaplamalara devam edilir. Eğer aracın X saniyeden daha önce devrileceği tahmin ediliyorsa hesaplanan bu değer devrilme zamanı olarak atanır (bkz. Şekil 4.1).. Şekil 4.1 : TTR kavramı. Genel olarak 1 saniyeden daha büyük devrilme zamanı ölçütü aracın hızını düşürmek veya daha yumuşak dönüş manevrası yapmak için deneyimli bir sürücüye gerekli zamanı tanıyabileceğinden, bu ölçüt sürücüyü uyarmak için kullanılabileceği gibi devrilme engelleyici kontrol sisteminin tetikleyicisi olarak da kullanılabilir.. 25.

(38) 4.2. Devrilme (Yalpa) Uyarı Sisteminin Geliştirilmesi. Devrilme tehlikesinin hassas bir şekilde belirlenmesi devrilme engelleyici uyarı ya da kontrol sistemi tasarımında önemli bir adımdır. Buna göre bu çalışmada, devrilme zamanı ölçütü olarak Chen ve Peng'in [10,11] önermiş olduğu TTR yöntemi kullanılmıştır. Chen ve Peng’in yapmış oldukları çalışmada, tehlikeli manevralarda taşıt dinamiği ile çok iyi örtüşmeyen savrulma-yalpa dinamiğinin ayrık olarak ele alındığı üçüncü merteben basit bir modelin kullanılması, gerçekte bir araç belirli yalpa açısında mutlaka devrilmemesine rağmen olası bir devrilme tehlikesinin asılı kütle yalpa açısının daha önce belirlenen sabit bir eşik değeri ile karşılaştırılarak belirlenmeye çalışılması gibi çeşitli ihmal edilen noktalar bulunmaktadır. Göz ardı edilen bu noktaların giderilmesi adına, Yu, Güvenç ve Özgüner [2] devrilme kriteri olarak yalpa açısı eşik değeri yerine aracın yalpa kararlılığını yitirmeye başladığı, herhangi bir tekerleğinin yer ile temasının kesilmesine ilişkin net fikir veren yük transfer oranının (LTR) kullanılmasının daha doğru bir yaklaşım olacağını belirtmişlerdir. Bununla birlikte, devrilme savrulma ve yalpa dinamiği ile sıkı bir ilişki içerisinde olduğundan, ikinci bölümde ayrıntılı olarak ele alınan savrulmayalpa dinamiğinin bileşimini içeren beş serbestlik dereceli doğrusal model kullanılmıştır. Bu tip doğrusal bir model yük transfer oranının devrilme eşiği olarak kullanılmasına olanak vermektedir. Yük transfer oranı, aracın tekerlekleri tarafından taşınan iki yanı arasındaki yük dağılımıdır. Bu oran aracın sağ ve sol tarafındaki düşey lastik kuvvetlerine bağlı olarak aşağıdaki eşitlikle ifade edilebilir. LTR =. Fzr − Fzl Fzr + Fzl. (4.1). (4.1) denklemine göre eğer araç herhangi bir manevraya zorlanmadan düz bir şekilde yoluna devam ediyorsa aracın sağ ve sol tarafındaki düşey lastik kuvvetleri eşit olacağından LTR=0'dır. Eğer araç devrilme eşiğinde ise, örneğin aracın sol tarafındaki tekerleklerin yer ile teması takriben kesilmek üzere ise, LTR=1'dir. Tekerleklerin yer ile teması kesildikten sonra basitleştirilmiş doğrusal model ile araç dinamiği açıklanamayacağı için, devrilme kıstası olarak yük dağılımının net bir şekilde ortaya konduğu yük transfer oranının kullanılması kabul edilebilirdir; fakat denklem (4.1)'de ifade edildiği şekliyle yük transfer oranının elde edilmesi için 26.

(39) günümüzde geliştirilmiş basit bir yöntem olmadığından dolayı gelecekteki yük transfer oranı diğer ölçümlerden yola çıkarak kestirilmelidir. Buna göre yük transfer oranının belirlenmesinde kaynak [2]’de önerilen (4.2) denklemindeki yaklaşım kullanılmıştır. LTR ≈ Ku φu. (4.2). (4.2) denkleminde, Ku yük transferinden dolayı lastiklerde düşey yönde deformasyona neden olan sertlik katsayısını, φυ ise asılı olmayan kütlenin (aks) yalpa açısını ifade etmektedir. Bununla birlikte devrilme zamanı hesabına ait simülasyonları gerçekleştirmeden önce, TTR değerinin belirlenmesinde referans olarak kullanılan yük transfer oranının doğru şekilde tespit edilip edilmediğini anlamak adına değişken hız ve direksiyon profillerinde çeşitli denemeler yapılmıştır.. δ [derece]. 50 0 -50 -100 -150 -200. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 35. 40. 70 U [km/h]. 60 50 40 30 20 0.2. TruckMaker. LTR. 0. Doğrusal. -0.2 -0.4 -0.6. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. Şekil 4.2 : Değişken hız ve basamak direksiyon açısı profilinde yük transfer oranı. TruckMaker. ile. doğrusal. modelden. elde. edilen. yük. transfer. oranının. karşılaştırmasına ilişkin yapılan ilk simülasyonda değişken hız profilinde 150o. 27.

(40) basamak direksiyon açısı girişi uygulanmıştır. Şekil 4.2'de görüldüğü üzere doğrusal model ile yük transfer oranı çok iyi bir yaklaşıklıkla tahmin edilebilmektedir. Yük transfer oranının karşılaştırmasına ilişkin gerçekleştiren ilk simülasyonda elde edilen sonuç iyi olmasına rağmen, modelin geniş çalışma aralığında da doğru sonuç verdiğini doğrulamak amacıyla, gerçekleştirilen ikinci simülasyonda Şekil 4.3'te görülebileceği gibi değişken hız profilinde farklı genliğe ve karakteristiğe sahip direksiyon açısı girişi uygulanmıştır. Buna göre araç yüksek hızla seyrederken, büyük direksiyon açısı girişinde TruckMaker'den ve doğrusal modelden elde edilen yük transferinde çok küçük farklılıklar gözlemlense de, doğrusal modelin çok geniş bir çalışma aralığında doğru sonuç verdiği görülmektedir. Elde edilen simülasyon sonuçlarından yola çıkarak, (4.2) denklemi ile verilen yaklaşım yük transfer oranının. δ [derece]. hassas bir şekilde belirlenmesinde kullanılabilir. 600 400 200 0 -200 -400 -600. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. 35. 40. 35. 40. U [km/h]. 80 60 40 20. 1. LTR. 0.5 0 TruckMaker. -0.5 -1. Doğrusal. 0. 5. 10. 15. 20 Zaman [s]. 25. 30. Şekil 4.3 : Değişken hız ve değişken direksiyon açısı profilinde yük transfer oranı. Doğrusal modelin geleceğe yönelik olarak belirli bir zaman dilimi içerisinde simülasyonu sonucu hesaplanan yük transfer oranının herhangi bir anda kritik bir değere (1 ya da -1) ulaşacağı öngörüldüğünde devrilme zamanı ölçütü bu ana kadar 28.

(41) olan süre olarak ölçülmüş olur. Normal sürüş şartlarında devrilme zamanı ölçütünün çoğu zaman çok büyük ya da sonsuz değere ulaşacağı çok açıktır. Bu nedenle 3 saniyeden daha fazla bir süre için aracın davranışının kestirilmesinin çok anlamlı olmadığı düşünüldüğünden uygulamada hesaplamalar gelecek 3 saniyelik zaman dilimi için gerçekleştirilecektir. Aracın gelecek 3 saniye içerisinde devrilmeyeceği öngörülüyorsa devrilme zamanı 3 saniye olarak atanmaktadır.. Şekil 4.4 : TTR hesaplama yapısı ve uyarı sistemi. Devrilme zamanı ölçütünün hesaplanmasına ilişkin genel yapı Şekil 4.4'de görülmektedir. TTR hesaplamaları Şekil 4.5’te gösterilen Matlab/Simulink'te geliştirilen model yapısı kullanılarak 50 milisaniyelik zaman adımları ile hesaplanmaktadır. Doğrusal olmayan modelden çok daha hızlı çalışabilen beş serbestlik dereceli doğrusal modelin başlangıç şartları gerçekçi araç modelinden (TruckMaker) elde edilmekte ve TTR hesaplamaları bu modelin 3 saniye boyunca simüle edilmesi ile gerçekleştirilmektedir. Gerçek uygulamada doğrusal modelin ihtiyaç duyduğu tüm durum değişkenlerinin başlangıç şartlarının ölçülmesi mümkün olmadığından, bu değerler ölçülebilen diğer durum değişkenlerinin bir kalman filtresi ile kullanılmasıyla kestirilebilir. TTR hesabının başlangıcında aracın geçerli boyuna hızı (U), yanal kayma açısı (β), savrulma hızı (r), asılı kütle yalpa açısı (φ), asılı kütle •. yalpa açısal hızı ( φ ), aks yalpa açısına (φυ) ek olarak direksiyon açısı beslenmektedir. Daha sonra girilen direksiyon açısı ve boyuna hız, hesaplamanın yapılacağı 3 saniyelik zaman zarfı boyunca sabit kabul edilerek hesaplama başlatılır. Gerçekleştirilen hesaplama sonunda yük transfer katsayısının 1 ya da -1 değerine 29.

(42) ulaştığı öngörülüyorsa yalpa uyarı sistemi bir uyarı sinyali gönderilir, aksi halde devrilme zamanı 3 saniye olarak atanır ve hesaplama sonlandırılır.. Şekil 4.5 : TTR hesaplama yapısına ait Matlab/Simulink modeli. 30.

(43) 5.. SİMÜLASYONLAR. Otomotiv alanına ilişkin uyarı ve/veya kontrol sistemi tasarımının gerçek araç üzerinde yapılması çoğu zaman tehlikeli, maliyetli ve zaman alıcı bir süreci de beraberinde getirmektedir. Günümüzde, bahsedilen bu dezavantajları ortadan kaldırmak amacıyla, gerekli uyarı ve/veya kontrol sistemi tasarımları gerçek araç üzerinde test edilmeden ve hatta araç üretilmeden önce tüm geliştirme sürecini içerisinde barındıran simülasyon çalışmaları ile gerçekleştirilebilir. Buradaki amaç, aracın gerçek durumda karşılaşacağı çevre veya şartların benzetiminin yapılması için gerekli tüm matematiksel veya fiziksel denemeleri içeren bir tasarım süreci üzerinden ilerlemektir. Yapılan araştırmanın amacına göre, simülasyon çalışmaları gerçek zamanlı olmayan ve gerçek zamanlı olarak iki farklı yaklaşımla gerçekleştirilebilir. Örneğin, araç dinamiği kontrol sistemi tasarımı gerçekleştirilmek isteniyorsa, bu sistemin son aşamada gerçek sisteme entegre edilmesi gerekeceğinden bu işlem yapılmadan önce tasarlanan sistemin gerçek zamanlı olarak istenilen şekilde çalıştığı doğrulanmalıdır; ancak bu doğrulama çalışmasından önce sistem tasarımı gerçek zamanlı olmayan simülasyonlarla gerçekleştirilebilir. Bu amaçla tasarlanan yalpa uyarı sistemi öncelikle gerçek zamanlı olmayan simülasyon çalışmaları ile doğrulanmıştır. Tasarlanan sistem, gerçek araçta kullanıldığında gerçek zamanlı olarak çalışması gerekeceğinden, sistemin bu şartlar altında nasıl bir davranış sergilediğini görebilmek adına gerçek zamanlı simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen bu simülasyonlarda aracın sürücü girişine göre daha kolay devrilebilir bir dinamiğe sahip olmasını sağlamak amacıyla ağırlık merkezi yüksekliği 5.1. Gerçek Zamanlı Olmayan Simülasyonlar. Gerçek zamanlı olmayan yaklaşımda simülasyon gerçek zamanlı olmayan bir bilgisayarda gerçekleştirilir. Bu tür bir simülasyonda zaman sınırı olmadığından dolayı simülasyon performansı kullanılan bilgisayarın özelliklerine ve işletim sisteminin zamanlama çizelgesine bağlıdır. Buna göre kullanılan modelin boyutuna. 31.