Araçların süspansiyon sistemi nasıl çalışır eminim birçoğunuz merak ediyorsunuzdur. Günümüzde çoğu araç gelişmiş elektronik sistemler tarafından denetlenerek en uygun sürüş konforu için aracınızı optimize etmeye çalışır. Peki bu optimizasyon işlemi mikrodenetleyiciler tarafından nasıl yapılır; bunu anlatmaya çalışacağım sizlere.
Yukarıdaki gibi bir aracın süspansiyon sistemini gösteren bir modeli ele alım. Tekerleğin tümsek ve çukura girmesini görselleştirmek, matematiksel açıdan bize bir kazanım yaratmayacağından bunu mor renkli pistonların tekerleğe uygulayacağı kuvvet şeklinde benzetim yapıyoruz. Hem böylece araç dururken de analiz yapma şansımız oluyor. Buradaki problemimiz süspansiyon sistemi; yay ve sönümleyici (damper) için aracı en konforlu yapacak şekilde çalıştıran bir kontrolcü tasarlamak olsun.
Konforlu bir sürüşte aradığımız, aracın her engele girişinde yolcunun en az hissederek rahat şekilde seyrine devam etmesidir. Kendi deneyimlerimizden yola çıkarak düşünürsek aracımız tümseğe girdiğinde yayların esneyerek karşı kuvveti süspansiyon içinde sönümlemesini isteriz. Diğer bir taraftan araç seyir halindeyken aniden frene basıldığında bu sefer yayların daha sert olmasını isteriz ki araç içindeki yolcular ileriye doğru savrulmasın. Özellikle otobüslerde çok karşılaşılan bir durum; en ufak bir frende araç yolcuyu savurmaya çalışır. Bu aslında çok istenen bir olay değil! Frene basılma şeklinden (hafif ve sert basma) kesikli frenlemeye kadar çok değişken bir aralıkta engellere karşı cevap vermekteyiz.
Modelimizde (piston olarak benzetim yaptığımız) tümseğin tekere uygulayacağı kuvveti F olarak sembolize edelim. Pistonların uygulayacağı F kuvveti birim, sabit, sinüzoidal veya herhangi bir şekilde olabilir. Sistemin matematiğini kurduğumuz zaman F yerine ne gelirse gelsin süspansiyon sisteminin cevabını kolayca bulabiliriz. Örneğin yukarıdaki gif için sinüzoidal kuvvet uygulanmaktadır.
Bu aşamadan sonra artık sisteme karşı nasıl bir cevap verilsin bunu sizin seçmeniz gerekli olacak. Mesela tümseğe girdiğinizde anlık olarak süspansiyon esnekliği fazla olsun, 1 saniye sonra kademeli olarak azalmaya başlasın ve böyle devam etsin dememiz daha uygundur. Buradaki tepki sürelerinden uygulanacak kuvvetlerin büyüklüğüne göre bir aralık belirleyebilirsiniz. Üstteki gif dikkatli incelendiğinde varmak istediğimiz konforun, kırmızı kesikli çizgiler ile çizilmiş aralık olduğunu görebilmekteyiz.
PID terminolojisi konusunda anlatacağımız kazanç değerleri kavramını değiştirerek sistem nasıl kurulur bunu anlatmaya çalışacağız. K sabitlerini değiştirerek başlangıçtaki ani tepki süresini 2.5 saniyeden 1 saniyeye çektiğimizi daha sonra ani darbeyi normalden daha fazla olması gerektiğini, en son durumda ise kuvveti optimuma getir ve bu şekilde kal diyerek sisteme öğreteceğiz. Matematiksel olarak olayımızın mantığı bu olsa da kontrol sistemlerini daha iyi kavramak için bazı terimleri bilmemiz gereklidir.
