Entegre sapma ve yalpa stabilite kontrolü (Yaw-Roll Integrated Control, YRIC), dağıtık tahrikli bir elektrikli aracın hem yanal savrulma hem de devrilme riskini aynı tahmin ufku içinde değerlendiren; faz düzlemi tabanlı durum sınıflandırmasını, Model Öngörülü Kontrolü (Model Predictive Control, MPC) ve dört tekerlek arasındaki tork dağıtımını katmanlı biçimde birleştiren bir araç dinamiği kontrol stratejisidir. Çalışmada aracın sapma kararlılığı yan kayma açısı–yan kayma açısal hızı, yani β–β̇ faz düzlemiyle; yalpa kararlılığı ise gövde yalpa açısı–yalpa açısal hızı, yani φ–φ̇ faz düzlemiyle değerlendirilmiştir. Kontrol sistemi yalnız o andaki tek bir duruma bakmak yerine tahmin ufkundaki yörüngelerin kararlılık sınırlarını aşıp aşmayacağını değerlendirir; buna göre müdahalesiz, yaw kontrolü, roll kontrolü veya birleşik yaw-roll kontrolü modlarından birini seçer.
MATLAB/Simulink2021b ve CarSim2020 eş-simülasyonlarında YRIC; çift şerit değiştirme, sinüzoidal direksiyon ve fishhook manevralarında DYC karşılaştırmasına göre tepe yan kayma açısını sırasıyla %46,7, %50 ve %68,2; tepe yaw hızını ise %14,5, %17,6 ve %17,1 azaltmıştır. Bununla birlikte sonuçlar yalnız simülasyon ortamına aittir. Kaynak çalışma gerçek sensör gürültüsü, sinyal gecikmesi ve durum kestirim hatalarını modele katmamış; kontrol algoritması henüz gerçek araçta veya gömülü gerçek zamanlı bir kontrolcüde test edilmemiştir.
Araştırmanın çözmeye çalıştığı problem
Yüksek hızlı viraj alma veya ani direksiyon manevralarında bir araç aynı anda iki farklı kararsızlık biçimine yaklaşabilir. Birincisi, yan kayma açısı ve yaw hareketinin kontrol dışına çıkmasıyla ortaya çıkan yanal savrulma veya spin eğilimidir. İkincisi ise yüksek yanal ivme nedeniyle sağ ve sol tekerlekler arasındaki dikey yük dağılımının aşırı değişmesi ve iç tekerleklerin yerden kesilmesine kadar ilerleyebilen yalpa/devrilme riskidir.
Dağıtık tahrikli elektrikli araçlarda her tekerleğin bağımsız motorla sürülebilmesi, sağ ve sol tekerlek torklarının farklılaştırılması yoluyla ek yaw momenti üretmeye imkân verir. Böylece ilave aktif direksiyon veya ayrı bir stabilite aktüatörü olmadan, diferansiyel çekiş ve fren kuvvetleri üzerinden araç gövdesinin dinamik durumu değiştirilebilir.
Literatürdeki üç temel boşluk
Kaynak çalışma mevcut faz düzlemi tabanlı bütünleşik kontrol yaklaşımlarında üç soruna odaklanmaktadır. Birincisi, birçok yöntemin yalnız mevcut andaki tek bir durum noktasına bakarak kontrolü tetiklemesi ve tahmin ufkundaki yaklaşan kararsızlığı yeterince kullanmamasıdır. İkincisi, MPC ağırlıklarının çoğu zaman ampirik veya sezgisel biçimde seçilmesidir. Üçüncüsü ise yaw ve roll kararlılığının çoğu yöntemde ayrı değerlendirilmesi ve aynı öngörülü kontrol yapısı içinde ortak karar verilmemesidir.
YRIC kontrol stratejisi nasıl çalışıyor?
YRIC, tahmin ufkundaki yaw ve roll durum yörüngelerini iki ayrı faz düzlemi kararlılık bölgesiyle karşılaştırır; karar katmanı bu iki riskin birleşimine göre dört kontrol modundan birini seçer, üst seviye MPC gerekli tekerlek boylamasına kuvvetlerini hesaplar ve alt seviye dağıtıcı bu kuvvetlerden türetilen ek yaw momentini dört tekerleğin torklarına, lastik tutunma kullanımını ve motor sınırlarını gözeterek yeniden dağıtır.
Dağıtık tahrik neden bu strateji için uygundur?
Dağıtık tahrikli araçta dört tekerlek bağımsız elektrik motorlarıyla sürülebilir. Sağ ve sol tekerleklerin boylamasına kuvvetlerini farklılaştırmak aracın düşey ekseni etrafında ek yaw momenti oluşturur. YRIC bu özelliği hem yaw hareketini hem de yanal ivmeyi dolaylı biçimde değiştirerek roll riskini azaltmak için kullanmaktadır.
Dört serbestlik dereceli araç modeli
Entegre kontrolcü tasarımı için kullanılan dört serbestlik dereceli model; boylamasına hareket, yanal hareket, yaw hareketi ve gövde roll hareketini birlikte içerir. Modelde düşey araç hareketi ihmal edilmiş, yol düz kabul edilmiş, süspansiyonun doğrusal olmayan özellikleri eşdeğer roll rijitliği ve sönümüyle temsil edilmiş, aerodinamik sürükleme ihmal edilmiş ve direksiyon simidi girdisi doğrudan ön tekerlek direksiyon açısına dönüştürülmüştür.
| Parametre | Sembol | Değer | Birim |
|---|---|---|---|
| Toplam araç kütlesi | m | 1413 | kg |
| Yaylanmış kütle | ms | 1270 | kg |
| Yaw atalet momenti | Iz | 1536,7 | kg·m² |
| Roll atalet momenti | Ix | 536,6 | kg·m² |
| Ağırlık merkezinden ön aksa uzaklık | a | 1,415 | m |
| Ağırlık merkezinden arka aksa uzaklık | b | 1,495 | m |
| İz genişliği | bs | 1,675 | m |
| Tekerlek yuvarlanma yarıçapı | rw | 0,325 | m |
| Ağırlık merkezinden roll merkezine uzaklık | hs | 0,54 | m |
| Ağırlık merkezi yüksekliği | h | 0,71 | m |
| Roll rijitliği | Kφ | 65.890,1 | N·m/rad |
| Roll sönüm katsayısı | Cφ | 5729,6 | N·m·s/rad |
| Ön lastik viraj rijitliği | kf | −66.755 | N/rad |
| Arka lastik viraj rijitliği | kr | −108.530 | N/rad |
Tekerlek içi motor modeli
Araçta kalıcı mıknatıslı senkron tekerlek içi motor modeli kullanılmıştır. Motorun tepe torku 650 N·m, tepe hızı 1000 r/min, nominal gücü 25 kW, nominal hızı 500 r/min, nominal torku 480 N·m ve tepe gücü 30 kW'tır. 0,325 m tekerlek yarıçapıyla motor başına izin verilen azami sürüş kuvveti 2000 N olarak hesaplanmıştır. Motorun elektromanyetik dönüşüm süreci ayrıca modellenmemiş; motor dinamiği ikinci dereceden bir cevap sistemiyle yaklaşıklaştırılmıştır.
Faz düzlemi yöntemi YRIC içinde hangi görevi üstleniyor?
Faz düzlemi yöntemi, aracın tek bir değişkeninin eşik değerini izlemek yerine bir durum ile onun değişim hızını birlikte değerlendirerek kararlı ve kararsız yörüngeleri ayırır; YRIC'te β–β̇ düzlemi yaw kararlılığını, φ–φ̇ düzlemi ise roll kararlılığını sınıflandırmak için kullanılmaktadır.
Yaw kararlılık bölgesi
Araştırmacılar yaw analizi için doğrusal olmayan iki serbestlik dereceli bir model kurmuş ve lastik yanal kuvvetini Pacejka Magic Formula ile hesaplamıştır. β–β̇ faz düzleminde denge noktasına yakınsayan yörüngeler kararlı bölgeyi oluşturur.
Çalışmada çift çizgi yöntemiyle kararlı yaw bölgesi şu eşitsizlikle tanımlanmıştır:
Denklem (13): \( |\dot{\beta}+k_1\beta| \leq c_1 \)
Burada β aracın yan kayma açısı, β̇ yan kayma açısının değişim hızı; k1 ve c1 ise kararlı bölgenin sınır parametreleridir.
Faz düzlemi incelemelerinde yol tutunma katsayısının μ kararlılık bölgesinin büyüklüğü üzerinde belirgin etkisi bulunduğu; araç boylamasına hızı ile ön tekerlek direksiyon açısının etkisinin görece daha küçük olduğu raporlanmıştır. Bu nedenle nihai yaw kararlılık sınırında yazarlar esas olarak μ etkisini kullanmıştır.
Denklem (14):
\( k_1=-12.78\mu^2+26.57\mu+3.18 \)
\( c_1=-0.39\mu^2+2.15\mu-0.08 \)
Roll kararlılık bölgesi ve LTR
Roll kararlılığı değerlendirilirken gövde yalpa açısı φ ve yalpa açısal hızı φ̇ aynı faz düzleminde değerlendirilmiştir. Araç devrilme riskinin nicel göstergesi olarak yanal yük transfer oranı LTR (Lateral Load Transfer Ratio) kullanılmıştır.
Denklem (10): \( LTR=\frac{|F_{zl}-F_{zr}|}{F_{zl}+F_{zr}} \)
Fzl ve Fzr aracın sol ve sağ tarafındaki toplam düşey lastik yüklerini temsil eder. LTR < 1 olduğunda iki taraftaki tekerleklerin yol temasının korunduğu; LTR = 1 sınırında ise tekerlek kalkmasının başladığı kabul edilmektedir.
Düşey yükler doğrudan ölçülmesi zor büyüklükler olduğundan çalışmada yaklaşık LTR ifadesi kullanılmıştır:
Denklem (11): \( LTR=\frac{2h_s}{b_sg}|a_y+g\sin\varphi| \)
Roll faz düzleminin eşkenar dörtgen sınırı
Yazarlar basit çift çizgi yönteminin roll faz düzlemindeki bazı ıraksayan yörüngeleri yanlış biçimde kararlı bölge içine alabildiğini belirlemiş ve bunun yerine eşkenar dörtgen biçimli bir sınır kullanmıştır. Kritik yanal ivmedeki bölge, sıfır yanal ivmedeki bölgeden daha küçüktür ve kontrol sınırı olarak bu daha sıkı bölge seçilmiştir.
Denklem (15): \( \frac{|\varphi|}{\varphi_{cr}}+\frac{|\dot{\varphi}|}{\dot{\varphi}_{cr}}\leq1 \)
Kaynakta mutlak kritik roll açısı 5,7°, mutlak kritik roll açısal hızı 17,2°/s olarak verilmiş ve kontrol sınırlarına 0,5 güvenlik faktörü uygulanmıştır.
Karar katmanı: dört kontrol modu
Yaw faz düzlemi sınırının sol tarafı YI (Yaw Index), roll faz düzlemi sınırının sol tarafı ise RI (Roll Index) olarak tanımlanmıştır. Yaw için YI ≤ c1, roll için RI ≤ 1 kararlı durum kriteridir.
| Durum | Kontrol modu | Aktif hedefler |
|---|---|---|
| YI ≥ c1 ve RI < 1 | Yaw kontrolü | β ve yaw hızı |
| YI < c1 ve RI ≥ 1 | Roll kontrolü | LTR |
| YI ≥ c1 ve RI ≥ 1 | Yaw-Roll kontrolü | β, yaw hızı ve LTR birlikte |
| YI < c1 ve RI < 1 | Kontrol yok | Sürücü talebi korunur |
Kontrol ağırlıkları kaynakta Wβ = 0,2, Wω = 20 ve her tekerlek boylamasına kuvvet ağırlığı için 10−4 olarak verilmiştir. Roll ağırlığı ise \(W_{LTR}=|LTR-0.6|/0.2\) biçiminde LTR'ye bağlıdır. Böylece roll tehlikesi değiştikçe MPC maliyet fonksiyonundaki roll önceliği de değişmektedir.
MPC maliyet fonksiyonu
Üst seviye MPC'nin amacı, tahmin ufkunda gerçek kontrol çıktıları ile hedef değerler arasındaki sapmayı ve kontrol çabasını birlikte azaltmaktır:
Denklem (23): \( J=\sum_{i=1}^{p}\|\lambda_{yi}(y(k+i|k)-y_d(k+i))\|^2+\sum_{i=1}^{m}\|\lambda_{ui}u(k+i-1)\|^2 \)
Burada p tahmin ufku, m kontrol ufku, y kontrol çıktıları, yd hedef değerler; λyi ve λui ise durum ve kontrol girdisi ağırlıklarıdır. Kaynakta hedef yan kayma açısı βd = 0 ve hedef LTR = 0 seçilmiştir.
Alt seviye tork dağıtımı neden ayrı bir optimizasyon?
Üst seviye MPC'nin hesapladığı dört tekerlek kuvveti doğrudan motorlara gönderilmemektedir. Önce bu kuvvetlerden istenen ek yaw momenti ΔMtar hesaplanır. Alt seviye dağıtıcı daha sonra aynı toplam boylamasına kuvvet talebi ile aynı ΔMtar koşulunu koruyarak kuvvetleri dört tekerlek arasında yeniden optimize eder.
Tek tekerlek için tutunma kullanım oranı:
Denklem (25): \( \eta_i=\frac{\sqrt{F_{xij}^2+F_{yij}^2}}{\mu F_{zij}} \)
Alt seviye kontrolcü, tekerlek içi motorların esas olarak boylamasına kuvvet ürettiğini dikkate alarak şu sadeleştirilmiş hedefi kullanır:
Denklem (27): \( \min J=\min\sum_{i=1}^{4}\frac{F_{xij}^2}{(\mu F_{zij})^2} \)
Ayrıca her tekerleğin boylamasına kuvveti yolun sağlayabileceği tutunma kuvveti veya motorun azami kuvvetinden küçük olmak zorundadır:
Denklem (29): \( F_{xij}\leq\min(\mu F_{zij},F_{dmax}) \)
Bu katman, aynı araç düzeyi kuvvet ve yaw momenti talebini gerçekleştirirken tek bir lastiğin gereğinden fazla tutunma kapasitesi tüketmesini önlemeyi amaçlamaktadır.
Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları
Simülasyon ve MPC yapılandırması
| Parametre | Değer / yöntem |
|---|---|
| Simülasyon ortamı | MATLAB/Simulink2021b + CarSim2020 eş-simülasyonu |
| MPC tahmin ufku Np | 50 |
| MPC kontrol ufku Nc | 10 |
| Örnekleme adımı T | 0,001 s |
| QP çözücüsü | MATLAB quadprog |
| Azami çözüm iterasyonu | 100 |
| Lineerleştirilmiş model güncellemesi | Her 5 örnekleme anında |
| QP uygulanamazsa | Yumuşak kısıt; öncelikle LTR kısıtı gevşetilir |
| Karşılaştırma | Kontrolsüz, MPC tabanlı DYC ve YRIC |
| Ortalama hesaplama süresi | Yaklaşık 2,3 ms/adım |
| En kötü hesaplama süresi | 4,8 ms/adım |
1 ms örnekleme süresine karşı 2,3–4,8 ms hesaplama süresi, mevcut MATLAB/Simulink uygulamasının gerçek zamanlı gömülü kullanım gereksinimini karşılamadığını göstermektedir. Yazarlar bu sürümü metodolojik doğrulama amaçlı çevrim dışı bir simülasyon olarak tanımlamaktadır.
Karşılaştırma neden DYC ile yapıldı?
DYC karşılaştırma kontrolcüsü YRIC ile aynı MPC çerçevesini, aynı kısıtları ve aynı alt seviye dağıtım yöntemini kullanmaktadır; ancak roll ile ilgili maliyet fonksiyonu ağırlıkları sıfırlanmıştır. Böylece karşılaştırma, yaw kontrolüne roll hedefinin eklenmesinin katkısını daha doğrudan incelemektedir.
Çift şerit değiştirme manevrası
Ana çift şerit değiştirme simülasyonunda hız 80 km/h ve yol tutunma katsayısı μ = 0,6 olarak belirlenmiştir. Kontrolsüz araçta tepe yan kayma açısı 4° iken DYC'de 1,5° ve YRIC'de 0,8° bulunmuştur. YRIC, DYC'ye göre tepe yan kayma açısını %46,7 azaltmıştır. Tepe yaw hızı kontrolsüz durumda 28,1°/s, DYC'de 16,5°/s ve YRIC'de 14,1°/s'tir; YRIC'in DYC'ye göre azalması %14,5'tir.
Faz düzlemi yörüngelerinde YRIC altında hem yaw hem roll durumları kararlılık sınırları içinde kalmış; LTR kontrolsüz durumda 1'e yaklaşırken YRIC ile azalmıştır. Tekerlek torkları motorun tepe tork sınırını aşmamıştır.
En ağır çalışma koşulu olarak kabul edilen bu manevrada toplam boylamasına kuvvet eşitliği için RMS sapma 17,63 N, ek yaw momenti eşitliği için RMS sapma 11,52 N·m olarak hesaplanmıştır.
Sinüzoidal direksiyon manevrası
Sinüzoidal direksiyon girdisinde araç hızı 80 km/h, direksiyon simidi girişinin periyodu 2 s ve genliği 150°'dir. Kontrolsüz tepe yan kayma açısı 2,9°, DYC değeri 1,4°, YRIC değeri 0,7°'dir. YRIC, DYC'ye göre %50 azalma sağlamıştır. Tepe yaw hızı sırasıyla 19,4°/s, 15,3°/s ve 12,6°/s olmuş; YRIC'in DYC'ye göre azalması %17,6 olarak raporlanmıştır.
Fishhook manevrası
Ani ve büyük direksiyon girdisiyle devrilme eğilimini zorlayan fishhook senaryosunda kontrolsüz tepe yan kayma açısı 5,5°, DYC değeri 2,2°, YRIC değeri 0,7°'dir. YRIC, DYC'ye göre tepe yan kayma açısını %68,2 azaltmıştır. Tepe yaw hızı kontrolsüz durumda 21,8°/s, DYC'de 16,4°/s ve YRIC'de 13,6°/s'tir; YRIC'in DYC'ye göre azalması %17,1'dir. YRIC altında LTR de belirgin biçimde düşürülmüş ve dört motorun torkları tepe tork sınırının altında kalmıştır.
| Manevra | Metrik | Kontrolsüz | DYC | YRIC | YRIC'in DYC'ye göre değişimi |
|---|---|---|---|---|---|
| Çift şerit değiştirme | Yan kayma açısı | 4° | 1,5° | 0,8° | −%46,7 |
| Çift şerit değiştirme | Yaw hızı | 28,1°/s | 16,5°/s | 14,1°/s | −%14,5 |
| Sinüzoidal direksiyon | Yan kayma açısı | 2,9° | 1,4° | 0,7° | −%50 |
| Sinüzoidal direksiyon | Yaw hızı | 19,4°/s | 15,3°/s | 12,6°/s | −%17,6 |
| Fishhook | Yan kayma açısı | 5,5° | 2,2° | 0,7° | −%68,2 |
| Fishhook | Yaw hızı | 21,8°/s | 16,4°/s | 13,6°/s | −%17,1 |
Dört hız/tutunma vakasının tam karşılaştırması
Çift şerit değiştirme bölümünde dört ortak test durumu tanımlanmıştır: Vaka 1 = 60 km/h, μ = 0,6; Vaka 2 = 60 km/h, μ = 0,85; Vaka 3 = 80 km/h, μ = 0,6; Vaka 4 = 80 km/h, μ = 0,85. Aşağıdaki hücrelerde değerlerin sırası kontrolsüz / DYC / YRIC biçimindedir.
| Manevra | Metrik | Vaka 1 | Vaka 2 | Vaka 3 | Vaka 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| Çift şerit | RMS yan kayma açısı (°) | 0,22 / 0,07 / 0,16 | 0,11 / 0,05 / 0,17 | 1,47 / 0,56 / 0,34 | 0,69 / 0,46 / 0,31 |
| Çift şerit | RMS yaw hızı | 7,63 / 7,24 / 6,78 | 7,36 / 7,11 / 6,86 | 10,38 / 7,41 / 6,64 | 8,45 / 7,54 / 7,10 |
| Çift şerit | RMS yaw hızı hatası (°/s) | 1,82 / −0,63 / −1,09 | 1,79 / 0,01 / −0,24 | 4,16 / 0,76 / 0,006 | 2,59 / 0,45 / 0,014 |
| Çift şerit | Maksimum LTR | 0,87 / 0,85 / 0,79 | 0,89 / 0,88 / 0,85 | 0,98 / 0,95 / 0,88 | 1,00 / 0,96 / 0,91 |
| Sinüzoidal | RMS yan kayma açısı (°) | 0,20 / 0,05 / 0,14 | 0,12 / 0,05 / 0,16 | 1,56 / 0,70 / 0,37 | 0,96 / 0,55 / 0,34 |
| Sinüzoidal | RMS yaw hızı | 8,81 / 7,66 / 6,47 | 8,84 / 7,76 / 6,72 | 11,79 / 8,88 / 7,36 | 11,28 / 9,28 / 8,08 |
| Sinüzoidal | RMS yaw hızı hatası (°/s) | 2,11 / 0,97 / −0,22 | 2,14 / 1,07 / 0,03 | 4,42 / 1,47 / −0,05 | 3,69 / 1,70 / 0,50 |
| Sinüzoidal | Maksimum LTR | 0,79 / 0,74 / 0,67 | 0,82 / 0,77 / 0,70 | 0,97 / 0,92 / 0,84 | 1,00 / 0,98 / 0,93 |
| Fishhook | RMS yan kayma açısı (°) | 0,83 / 0,23 / 0,33 | 0,33 / 0,04 / 0,42 | 2,54 / 1,69 / 0,47 | 2,19 / 1,52 / 0,53 |
| Fishhook | RMS yaw hızı | 16,09 / 14,09 / 10,44 | 16,94 / 14,62 / 11,48 | 13,83 / 13,03 / 10,60 | 17,64 / 16,23 / 12,93 |
| Fishhook | RMS yaw hızı hatası (°/s) | 3,23 / 1,23 / −2,33 | 4,06 / 1,74 / −1,31 | 2,35 / 1,55 / −0,88 | 3,51 / 2,13 / −1,07 |
| Fishhook | Maksimum LTR | 0,96 / 0,87 / 0,72 | 0,99 / 0,90 / 0,78 | 0,99 / 0,95 / 0,84 | 1,00 / 0,97 / 0,89 |
Bu tablo önemli bir ayrıntıyı da göstermektedir: YRIC her tekil metriği ve her düşük riskli vakayı mutlaka DYC'den daha düşük değere indirmemektedir. Örneğin bazı düşük hızlı vakalarda DYC'nin RMS yan kayma açısı daha küçüktür. YRIC'in tasarım amacı tek bir yaw metriğini mutlak olarak minimize etmekten çok yaw ve roll risklerini birlikte yönetmektir. Bu nedenle değerlendirme yalnız tek bir RMS değerine indirgenmemelidir.
YRIC gerçek araçta doğrulandı mı?
Hayır. YRIC yalnız MATLAB/Simulink2021b–CarSim2020 eş-simülasyonunda doğrulanmıştır; kaynak çalışma gerçek araç testi, Hardware-in-the-Loop doğrulaması, gerçek sensör gecikmeleri veya gömülü gerçek zamanlı kontrol uygulaması raporlamamaktadır.
Gerçek zamanlılık açısından kritik sınırlılık
MPC ayrık zaman modeli 1 ms adımla çalışacak biçimde oluşturulmuştur. Buna karşın MATLAB/Simulink uygulamasında ortalama hesaplama süresi yaklaşık 2,3 ms, en kötü durum süresi 4,8 ms olarak ölçülmüştür. Dolayısıyla kullanılan hesaplama uygulaması kaynakta hedeflenen 1 ms örnekleme periyodunu gerçek zamanda karşılamamaktadır. Yazarlar da çalışmanın bu aşamasını çevrim dışı metodolojik doğrulama olarak tanımlamıştır.
Durum bilgisinin kusursuz kabul edilmesi
CarSim doğrulamasında yan kayma açısı, yan kayma açısal hızı ve yol tutunma katsayısı gibi kritik değişkenler simülasyon ortamından doğrudan alınmış ve kusursuz biliniyor kabul edilmiştir. Sensör gürültüsü, sinyal gecikmesi veya durum kestirim hatası modellenmemiştir. Gerçek araçta bu büyüklüklerin sensör füzyonu veya gözlemci algoritmalarıyla kestirilmesi gerekir ve kestirim hatası kontrol performansını etkileyebilir.
Çalışmanın desteklediği sonuçlar
- Faz düzlemi tabanlı yaw ve roll değerlendirmesi aynı karar çerçevesinde birleştirilebilmiştir.
- Tahmin ufkundaki durum yörüngeleri kullanılarak kontrol modu mevcut tek noktadan önce seçilebilmektedir.
- YRIC, test edilen simülasyonlarda yaw ve roll durumlarını tanımlanan kararlılık bölgelerinde tutabilmiştir.
- Üç ana manevrada YRIC, DYC'ye kıyasla tepe yan kayma açısı ve tepe yaw hızını azaltmıştır.
- YRIC, incelenen senaryolarda LTR'yi azaltmış ve tekerlek torklarını motor tepe tork sınırının altında tutmuştur.
- Alt seviye optimizasyonu, araç düzeyi kuvvet ve yaw momenti hedeflerini korurken tekerlekler arasındaki tutunma kullanımını yeniden dağıtmaktadır.
Çalışmanın desteklemediği sonuçlar
- YRIC'in gerçek yolda aynı performansı vereceği gösterilmemiştir.
- 1 ms gerçek zamanlı gömülü uygulama başarısı gösterilmemiştir.
- Sensör gürültüsü, gecikme ve durum kestirim hatalarına dayanıklılık doğrulanmamıştır.
- Lastik, süspansiyon ve yol eğimi gibi model dışı etkiler altında aynı kararlılık sınırlarının korunacağı gösterilmemiştir.
- Çalışma enerji tüketimi veya menzil açısından YRIC'in faydasını değerlendirmemiştir.
- Sonuçlar farklı araç kütlesi, geometrisi veya motor sistemi olan bütün elektrikli araçlara doğrudan genellenemez.
Modelleme varsayımlarının yorum sınırı
Dört serbestlik dereceli kontrol modeli düşey gövde hareketini, aerodinamik sürüklemeyi ve süspansiyonun doğrusal olmayan davranışını ihmal etmektedir. Yol düz kabul edilmiş ve direksiyon sistemi ayrıca modellenmemiştir. Bu sadeleştirmeler kontrolcü tasarımının hesaplanabilirliğini artırırken gerçek araç dinamiklerinin tümünü temsil etmez.
Kaynak ve Yöntem Notu
Özgün başlık: Integrated Yaw and Roll Stability Control of Distributed-Drive Electric Vehicles Based on the Phase Plane Method
Yazarlar: Jinwen Yang; Yang Zhang; Lei Xiao; Yiming Hu; Weidong Liu; Zhiqiang Jiang; Xiaoliang Wang; Giuseppe Carbone.
Sorumlu yazar: Jinwen Yang.
Kurumlar: School of Mechatronics and Vehicle Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang, Çin; Nanchang Automotive Institute of Intelligence & New Energy, Nanchang, Çin; Jiangling Motors Co., Ltd., Nanchang, Çin; Jiangxi Vocational and Technical College of Communications, Nanchang, Çin; Jiangling Isuzu Motors Co., Ltd., Nanchang, Çin; Department of Mechanical, Energy, and Management Engineering, University of Calabria, Rende, İtalya.
Dergi: Actuators.
Yayınevi: MDPI.
Bibliyografik kayıt: 2026, cilt 15, sayı 9, makale 472.
DOI: 10.3390/act15090472
Yayın süreci: Alındı: 11 Temmuz 2026; revize edildi: 24 Ağustos 2026; kabul edildi: 26 Ağustos 2026; yayımlandı: 2 Eylül 2026.
Kaynak türü: Hakemli özgün kontrol ve eş-simülasyon araştırma makalesi.
Lisans: Creative Commons Attribution (CC BY).
Ana yöntem: Doğrusal olmayan araç dinamiği + β–β̇ ve φ–φ̇ faz düzlemleri + dört modlu karar katmanı + lineer zamanla değişen MPC + lastik tutunma kullanımını minimize eden alt seviye dört tekerlek kuvvet/tork tahsisi.
Doğrulama: MATLAB/Simulink2021b ile CarSim2020 arasında çevrim dışı eş-simülasyon; çift şerit değiştirme, sinüzoidal direksiyon ve fishhook manevraları.
Temel hesaplama parametreleri: Örnekleme adımı 0,001 s; Np = 50; Nc = 10; quadprog azami 100 iterasyon; lineerleştirilmiş model her 5 örnekleme anında güncellenmiştir.
Gerçek zamanlılık sınırı: Kaynak uygulamasında hesaplama süresi ortalama yaklaşık 2,3 ms/adım ve en kötü durumda 4,8 ms/adımdır; bu süreler 1 ms örnekleme adımından uzundur. Gömülü gerçek zamanlı platform doğrulaması yapılmamıştır.
Veri erişilebilirliği: Çalışmanın bulgularını destekleyen verilerin makul talep üzerine sorumlu yazardan alınabileceği bildirilmiştir.
Finansman: National Natural Science Foundation of China Young Scientists Fund (52302470); Research Fund for International Senior Scientists (W2531045); National Natural Science Foundation of China (52462053); Jiangxi Province Key R&D Program (20261BCE310045, 20243BBG71011, 20252BCE310003); Jiangxi Province 03 Special Program and 5G Project (20232ABC03A30).
Çıkar çatışması: Weidong Liu'nun Jiangling Motors Co., Ltd.'de, Xiaoliang Wang'ın Jiangling Isuzu Motors Co., Ltd.'de çalıştığı bildirilmiştir. Diğer yazarlar potansiyel ticari veya finansal çıkar çatışması oluşturabilecek ilişki bildirmemiştir.
Yazar katkıları: Kavramsallaştırma J.Y., Y.H. ve L.X.; metodoloji J.Y., Y.Z. ve L.X.; kaynaklar W.L., Z.J. ve X.W.; veri kürasyonu L.X., Z.J. ve X.W.; özgün taslak L.X. ve Y.Z.; gözden geçirme/düzenleme J.Y., Y.H. ve G.C.; finansman edinimi G.C. ve W.L.
Kaynak içi notasyon notu: PDF'deki yaw hareketi Denklem (3)'te bazı yanal ve boylamasına lastik kuvveti indislerinin fiziksel tanımlarla alışılmadık biçimde yazıldığı görülmektedir. Verianla sürümü bu ifadeyi sessizce düzeltmemiş ve olası bir dizgi/notasyon sorununu yeni bir denklem üreterek gidermemiştir.
Temel yorum sınırı: Kaynak sonuçları eş-simülasyon performansını desteklemektedir. Gerçek araç, gerçek sensör belirsizliği, gecikme, yol yüzeyi çeşitliliği ve gömülü hesaplama sınırlamaları altında aynı performansın oluşacağı henüz doğrulanmamıştır.
Bir yorum bırakın
E-posta adresiniz yayınlanmayacaktır. Gerekli alanlar * ile işaretlenmiştir