The experimental system that is used in this work is a custom-made MIMO electro-mechanical system which is constructed to be used in a project of The Scientific and Technological Research Council of Turkey (Number: 108E089). This system represents an active suspension system. Modeling and control applications are done for this system while taking the passenger comfort in an active suspension as the engineering problem.Initially passive suspensions, semi-active suspensions and active suspensions are examined and their mathematical models are presented. The mechanical characteristics of an active suspension's elements are explained. In the light of these information, characteristics of a spring-damper-mass mechanical system are inspected. Natural frequency and damping ratio concepts are reviewed. The mathematical modeling is done by using the Lagrange energy method and ensured by the modeling method which is based on Newton's second law. It is seen that the real parameters are different than the known label ones. At this point non-parametric system identification methods are included in order to tune these values. Frequency and transient response characteristics are gathered from the experimental system to gain an insight of it. Frequency response characteristics are found by a set of sine wave tests. A Bode-like graphic is presented and the natural frequency locations and damping effects are shown on it. As a result of applying these non-parametric methods, a modified mathematical model is found.A black-box parametric system modeling is done with the help of MATLAB's system identification toolbox and a 4th order state-space structured model is found. The required data are needed to be used in the parametric system identification algorithms and gathered from the experimental system by an experiment. The validities of the modified mathematical model and black-box model are compared and secured by checking the output results with the experimental system.In the control section, initially H_∞ norm of a system and H_∞ control theory are explained. Then H_∞ controllers are calculated for these three models (mathematical, tuned mathematical, black-box). With H_∞ controllers, the peak gains of a system are aimed to be reduced. The performance output is taken as the sprung mass acceleration and their peaks are a crucial factor that effects the passenger comfort in a vehicle. In the simulations, it is seen that the H_∞ controller successfully reduce the peaks of the performance output for each model. However there are some mechanical and electronic limitations for the experimental system and two of the calculated controllers clearly override them. The control law should be supplying a saturation that varies in the boundary of the actuator limits. The controller which is calculated for the black-box model satisfies the both limits and it is applied on the experimental system.Before starting the experiments, a second-order filter is designed and added to the performance output in order to apmlify certain frequencies, thus a more realistic behaviour is acquired. Experiments are done on the experimental system and it is seen that the H_∞ norm of the experimental system performance output is reduced.The simulations and experiments are done by using a randomized sine-wave sum input that represent a road test surface.

Bu tezde kullanılan deneysel sistem 108E089 numaralı TÜBİTAK projesi için geliştirilmiş olan çok girişli çok çıkışlı bir elektro mekanik sistemdir. Bu sistem bir aktif süspansiyon sistemini temsil etmektedir. Yolcu komfor sorunu bir mühendislik problemi alınarak bu sistemin modellenmesi ve kontrol uygulamaları yapılmıştır.Öncelile pasif süspansiyonlar, yarı-aktik süspansiyonlar ve aktif süspansiyonlar ve onların matematik modelleri gösterilmiştir. Bir aktif süspansiyon sisteminin elemanlarının mekanik karakteristikleri açıklanmıştır. Bu bilgilerin ışığında yay-damper-kütle mekanik sisteminin karakteristikleri incelenmiştir. Doğal frekans ve sönümleme oranı kavramları gözden geçirilmiştir. Matematiksel modelleme Lagrange enerji metodları kullanılarak yapıldı ve Newton'ın ikinci yasasını kullanarak yapılan modelleme metodu ile sağlaması yapılmıştır.Görülmüştürki sistemin gerçek parametreleri bilinen etiket değerlerinden farklıdır. Bu noktada parametrik olmayan sistem tanımlama metodları bu parametreleri düzeltmek için çalışmaya dahil edilmiştir. Deneysel sistemden darbe ve frekans cevabı karakteristikleri alınıp bir anlayış kazandırılmıştır. Frekans cevabı karakteristikleri bir dizi sinüs testi yapılarak bulunmuştur. Bir Bode-tipi grafik çizilip doğal frekansların yerleri ve sönümleme etkileri gözlemlenmiştir. Bu metodların sonucunda modifiye edilmiş bir matematiksel model bulunmuştur.MATLAB'ın sistem tanımlama araç kutusu ile 4. Dereceden durum uzayı yapısında bir kara-kutu modeli çıkarılmıştır. Gerekli veriler sistemden parametrik sistem tanımlama algoritmalarında kullanılmak için çok girişli çok çıkışlı olarak toplanmıştır.Parametreleri ayarlanmış matematiksel modelin ve kara-kutu modelinin geçerlilikleri deneysel sistemin cevabı ile kontrol edilerek garanti altına alınmıştır.Kontrol bölümünde, öncelikle bir sistemin H_∞ normu ve H_∞ kontrol teorisi açıklanmıştır. Sonrasında bu üç model (matematiki modifiye edilmiş matematik, kara-kutu) için H_∞ kontrolcüler tasarlanmıştır. Bir H_∞ kontrolcüler ile bir sistemdeki kazanç uç noktalarının düşürülmesi amaçlanmaktadır. Performans çıkışı üst kütlenin ivmesi olarak alınmıştır ve bu çıkışın kazanç uç noktaları bir araçtaki yolcuların komforunu etkileyen kritik bir faktördür. Simülasyonlarda görülmüştürki, H_∞ kontrolcüler her model için başarılı bir şekilde sistemin performans çıkışı kazanç tepelerini indirmektedir. Ancak deneysel sistem için göz önünde bulundurulması gereken bazı mekanik ve elektronik limitler vardır ve bulunan üç kontrolcüden ikisi bu sınırları bariz bir şekilde aşmaktadır. Bunun için eyleyicinin limitleri dahilinde kalacak şekilde satürasyon sağlayan bir kontrol uygulaması gerekmektedir. Kara-kutu modeli için tasarlanan kontrolcü iki limitide sağlamaktadır ve bu kontrolcü deneysel sistem üzerinde uygulanmıştır.Deneylere başlamadan önce, ikinci dereceden bir filtre tasarlanarak belli frekansları yükseltmek adına performans çıkışına eklenmiştir, bu sayede daha gerçekçi bir davranış elde edilmiştir. Deneyler gerçek sistemde yapıldığında sistemin performans çıkışının H_∞ normunun düşürüldüğü görülmüştür.Simülasyonlar ve deneyler değerleri rasgele atanmış olan sinüs dalgalarının toplamıyla elde edilen ve yol test yüzeylerini temsil eden girişlerle yapılmıştır.