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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2016.tde-18022016-103409
Documento
Autor
Nome completo
Frederico Augusto Alem Barbieri
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2002
Orientador
Banca examinadora
Costa Neto, Álvaro (Presidente)
Martins, Clóvis de Arruda
Passarini, Luis Carlos
Varoto, Paulo Sérgio
Zampieri, Douglas Eduardo
Título em português
Prototipagem virtual: modelagem, simulação, controle e otimização de dinâmica veicular
Palavras-chave em português
Controle integrado do movimento
Modelagem de sistemas multicorpos (MBS)
Modelos de veículo não linear e linear
Simulação
Sistemas de controle ótimo (RLQ)
Resumo em português
As futuras utilizações de sistemas de controle em automóveis seguirão a tendência de integração, através do desenvolvimento de sistemas de controle integrados capazes de coordenar as ações dos vários subsistemas que compõem o veículo. Esta coordenação e integração requerem que as integrações entre os subsistemas sejam levadas em conta já nos primeiros estágios de projeto, levando ao desenvolvimento de modelos completos de veículos. Neste sentido, o comportamento dinâmico de um veículo de quatro rodas é analisado através de técnicas de modelagem de sistemas multicorpos utilizando-se o programa ADAMS. Posteriormente, são gerados modelos lineares obtidos através do Jacobiano das equações do modelo original, resultando em uma gama de equações na forma de espaço de estados. O modelo linearizado é então submetido a vários tipos de simulações e os resultados são comparados às respostas do modelo não linear de modo a validar as aproximações lineares em diferentes condições de operação do veículo. São também desenvolvidos dois sistemas de controle de suspensão baseados em técnicas de controle ótimo como duas diferentes abordagens: um controlador skyhook que foi implementado no modelo não linear desenvolvido no ADAMS e um controle de suspensão baseado em um controlador RLQ (Regulador Linear Quadrático), com realimentação de saída que utiliza os modelos linearizados na forma de espaço de estados, sendo este último implementado através da co-simulação ADAMS/Matlab. O sistema de controle de suspensão desenvolvido é um primeiro passo na tentativa de projeto de um sistema de controle integrado do movimento.
Título em inglês
Virtual prototyping: modelling, simulating, controlling and optimizing vehicle dynamics
Palavras-chave em inglês
Integrated motion control
Linear/non-linear full vehicle model
LQR with output feedback
MBS modelling
Simulation
Resumo em inglês
Future applications of control in automotive vehicles will follow a trend towards system integration, leading ultimately to the development of integrated vehicle control systems capable of coordinating the action of the various subsystems. The coordination and integration of automotive vehicle subsystems require the interaction amongst the various subsystems to be taken into consideration at the control design stages, resulting in full vehicle models. Therefore, a nonlinear 10 degree of freedom model is obtained through MBS modelling techniques present in ADAMS package software. Then, a linear model is obtained by linearization of the system equations through the Jacobian facility also present in ADAMS. The resulting linearised models are simulated and their response are compared to the previous non-linear one in order to validate the linear approximations. This work also presents two distincts suspension control systems based in optimal control theory: a skyhook controler designed at ADAMS (with the non-linear vehicle model) and a LQR (Linear Quadratic Regulator) with output feedback based on the state space linear vehicle model. This last one was designed through ADAMS/Matlab co-simulation facilities. This designed suspension control is a first attempt to future developments of integrated vehicle control.
 
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Data de Publicação
2016-02-18
 
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