Yıl 2019, Cilt 24 , Sayı 1, Sayfalar 137 - 150 2019-04-30

The Design and Modeling of an Active Suspension System with Linear Stepping Motor
DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ

Elif ERZAN TOPÇU [1] , Zeliha KAMIŞ KOCABIÇAK [2]


In this study, using of the hybrid linear stepping motor structure which is currently being used for different systems in the active suspension system is investigated theoretically. The linear stepper motor for the suspension system is designed and modeled. Current and magnet thrust force characteristics were determined and this relation was transferred to MATLAB / Simulink model which is prepared for quarter model as a gain element. The behavior of the system has been examined comparatively for passive and active suspension systems by obtaining time and frequency responses. From results, it has been observed that the active suspension vehicle system showed better vibration damping performance than the passive suspension system.

In Bu çalışmada hali hazırda farklı sistemler için kullanılmakta olan hibrit yapıdaki doğrusal adım motorunun aktif süspansiyon sisteminde kullanılması incelenmiştir. Süspansiyon sistemi için doğrusal adım motoru tasarlanmış ve modellenmiştir. Modelleme sonuçlarına göre motorun akım ve mıknatıs itme kuvveti karakteristiği belirlenerek, bu ilişki kazanç elemanı şeklinde çeyrek taşıt modeli için hazırlanan MATLAB/Simulink modeline aktarılmıştır. Sistemin davranışı zaman ve frekans cevapları elde edilerek pasif ve aktif süspansiyon sistemleri için karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan öngörülen aktif süspansiyon taşıt sisteminin titreşim sönümleme performansı açısından pasif süspansiyon sistemine göre daha iyi yanıt verdiği gözlemlenmiştir.

  • Abraham , J. (1997) Modeling and simulation of a linear motor system, Massachusetts Institute of Technology, M.Sc. Thesis. Massachusetts.
  • Abreu, J.A. (1993) Dynamics modeling and analysis of a sawyer linear stepper motor, Massachusetts Institute of Technology, B.Sc. Thesis. Massachusetts.
  • Allen, J.A. (2008) Design of active suspension control based upon use of tubular linear motor and quarter-car model, Texas A&M University, Mechanical Engineering Department, M.Sc. Thesis. Texas.
  • Aly, A.A. and Salem F.A. (2013) Vehicle suspension systems control: A Review, International Journal of Control, Automation and Systems, 2(2), 46-54.
  • Atef, M.M., Soliman, M.S. and Sharkawy, A.B. (2015) Vehicle active suspension system performance using different control strategies, International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), 30(2), 106-114. doi: 10.14445/22315381/IJETT-V30P220
  • Delen, G. ve Taşkın, Y. (2013) İki serbestlik dereceli aktif süspansiyon sistemi için benzetim modeli doğrulaması ve PID kontrolcü uygulaması, Türkiye Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, Malatya, 811-816.
  • Dridi, S., Salem, I.B. and Amraoui, L.E. (2017) Bond Graph modeling of automotive suspension system using a linear actuator, International Journal of Scientific & Engineering Research, 8(1), 1837-1844.
  • Ebrahimi, B., Bolandhemmat, H., Khamesee, M.B. and Golnaraghi, F. (2011) A hybrid electromagnetic shock absorber for active vehicle suspension systems, Vehicle System Dynamics, 49(1–2), 311–332. doi: 10.1080/00423111003602400
  • Giears, J.F. and Piech, Z.J. (2000) Linear Synchronous Motors, CRC Press, USA.
  • Hyniova, K. (2016) On testing of vehicle active suspension robust control on an one-quarter-car test stand, International Journal of Mechanical Engineering, 1, 1-7.
  • Jiongkang, L. (2013) Design and advanced control of active suspension system with linear actuator, Hong Kong Polytechnic University, Ph.D Thesis, Hong Kong.
  • Kabil , S.G. (2012) Alternative control strategies for an electromechanical active suspension system, Istanbul Technical University, M.Sc. Thesis, İstanbul.
  • Kamış Kocabıçak, Z. ve Topçu E.E. (2018) Aktif süspansiyon sistemlerinde doğrusal adım motorunun uygulanabilirliğinin araştırılması, 9th International Automotive Technologies Congress, Bursa, 1097-1105.
  • Kashem, S. B.A., Chowdhury, M.A., Choudhury, T.A., Shabrin, N., Ektesabi, M. and Nagarajah, R. (2015) Study and comparison on linear electromagnetic shock absorbers among other available intelligent vibration dampers, International Journal of Science and Research, 4(6), 2394-2401.
  • Klimenko, Y.I., Batishchev, D.V., Pavlenko, A.V. and Grinchenkov, P. (2015) Design of a linear electromechanical actuator with an active vehicle suspension system”, Russian Electrical Engineering, 86(10), 588–593. doi: 10.3103/S1068371215100090
  • Kruczek A., Stříbrský A., Honců J. and Hlinovský M. (2011) Active suspension -case study on robust control, International Journal of Computer, Electrical, Automation, Control and Information Engineering, 5(6), 605-610.
  • Kruczek, A. and Stříbrský, A. (2004) H control of automotive active suspension with linear motor, IFAC Proceedings, 37(14), 365-370. doi: 10.1016/S1474-6670(17)31131-X
  • Lee, S. and Kim, W. (2010) Active suspension control with direct-drive tubular linear brushless permanent-magnet motor, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 18(4), 859-870. doi: 10.1109/TCST.2009.2030413
  • Loránd, S., Viorel, I.A. and János, J. (2015) Dynamic simulation of a novel hybrid linear stepper motor by means of MATLAB/Simulink, https://www.researchgate.net/publication/239565131. Erişim tarihi: 23.08.2018
  • Martins, I., Esteve, J., Marques, G. D. and Silva, F.P., (2006) Permanent-magnets linear actuators applicability in automobile active suspensions, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 55(1), 86-94. doi: 10.1109/TVT.2005.861167
  • Onat, C., Yüksek, İ. ve Sivrioğlu, S. (2006) Bir aktif süspansiyon sistemi için H_∞ kontrol temeline dayalı doğrusal olmayan kontrolcü tasarımı, Mühendis ve Makine, 47(552), 36-43.
  • Otten, G., Vries, T.J.A., Amerongen, J., Rankers, A.M.R. and Gaal, E.W. (1997) Linear motor motion control using a learning feedforward controller, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2(3), 179-187. doi: 10.1109/3516.622970
  • Sun, W., Zhao, Y., Li, J., Zhang, L. and Gao, H. (2012) Active suspension control with frequency band constraints and actuator input delay, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59(1), 530-537. doi: 10.1109/TIE.2011.2134057
  • Thul, A., Eggers, D., Riemer, B. and Hameyer, K. (2015) Active suspension system with integrated electrical tubular linear motor: design, control strategy and validation, Archives of Electrical Engineering, 64(4), 605-616. doi: 10.1515/aee-2015-0045
  • Ting, C. S. and Chang Y. N., (2013) Observer-based backstepping control of linear stepping motor, Control Engineering Practice, 21, 930-939. doi: 10.1016/j.conengprac.2013.02.018
  • Topçu, E. E., Yüksel, İ. ve Kamış, Z. (2002) Taşıt Süspansiyon Sistemlerindeki Gelişmeler, 2. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa, 313-321.
  • Van der Sande T.P.J., Gysen, B.L.J., Besselink, I.J.M. , Paulides, J.J.H. , Lomonova, E.A. and Nijmeijer, H. (2013) A robust control of an electromagnetic active suspension system: Simulations and measurements, Mechatronics 23, 204–212. doi: 10.1016/j.mechatronics.2012.07.002
  • Wang, J., Wang, W. and Atallah, K. (2011) A linear permanent-magnet motor for active vehicle suspension, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 60(1), 55-63. doi: 10.1109/TVT.2010.2089546
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Yazar: Elif ERZAN TOPÇU
Kurum: Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Görükle Bursa
Ülke: Turkey


Yazar: Zeliha KAMIŞ KOCABIÇAK (Sorumlu Yazar)
Kurum: Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü Görükle Bursa
Ülke: Turkey


Tarihler

Başvuru Tarihi : 24 Ağustos 2018
Kabul Tarihi : 19 Şubat 2019
Yayımlanma Tarihi : 30 Nisan 2019

Bibtex @araştırma makalesi { uumfd455052, journal = {Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering}, issn = {2148-4147}, eissn = {2148-4155}, address = {}, publisher = {Bursa Uludağ Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {24}, pages = {137 - 150}, doi = {10.17482/uumfd.455052}, title = {DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ}, key = {cite}, author = {ERZAN TOPÇU, Elif and KAMIŞ KOCABIÇAK, Zeliha} }
APA ERZAN TOPÇU, E , KAMIŞ KOCABIÇAK, Z . (2019). DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering , 24 (1) , 137-150 . DOI: 10.17482/uumfd.455052
MLA ERZAN TOPÇU, E , KAMIŞ KOCABIÇAK, Z . "DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 24 (2019 ): 137-150 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/uumfd/issue/43494/455052>
Chicago ERZAN TOPÇU, E , KAMIŞ KOCABIÇAK, Z . "DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 24 (2019 ): 137-150
RIS TY - JOUR T1 - DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ AU - Elif ERZAN TOPÇU , Zeliha KAMIŞ KOCABIÇAK Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.17482/uumfd.455052 DO - 10.17482/uumfd.455052 T2 - Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering JF - Journal JO - JOR SP - 137 EP - 150 VL - 24 IS - 1 SN - 2148-4147-2148-4155 M3 - doi: 10.17482/uumfd.455052 UR - https://doi.org/10.17482/uumfd.455052 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ %A Elif ERZAN TOPÇU , Zeliha KAMIŞ KOCABIÇAK %T DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ %D 2019 %J Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering %P 2148-4147-2148-4155 %V 24 %N 1 %R doi: 10.17482/uumfd.455052 %U 10.17482/uumfd.455052
ISNAD ERZAN TOPÇU, Elif , KAMIŞ KOCABIÇAK, Zeliha . "DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ". Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 24 / 1 (Nisan 2019): 137-150 . https://doi.org/10.17482/uumfd.455052
AMA ERZAN TOPÇU E , KAMIŞ KOCABIÇAK Z . DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ. JFE. 2019; 24(1): 137-150.
Vancouver ERZAN TOPÇU E , KAMIŞ KOCABIÇAK Z . DOĞRUSAL ADIM MOTORUNA SAHİP BİR AKTİF SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN TASARIMI ve MODELLENMESİ. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering. 2019; 24(1): 150-137.