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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-21092018-150816
Documento
Autor
Nome completo
Murilo Fregonesi Falleiros
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Colón, Diego (Presidente)
Godoy, Eduardo Paciência
Leonardi, Fabrizio
Título em português
Aplicação de controladores H-infinito em modelo não linear de suspensão ativa eletromagnética.
Palavras-chave em português
Controle H-infinito
Modelos matemáticos
Sistemas de controle
Suspensão mecânica
Resumo em português
Este trabalho apresenta a aplicação da teoria de Controle Robusto H-infinito em modelo não linear de sistema de suspensão ativa com Atuador Tubular de Ímã Permanente (ATIP). Os principais objetivos na aplicação dos sistemas ativos de suspensão são a obtenção de melhores níveis de conforto do usuário e dirigibilidade do veículo em relação aos sistemas de suspensão passivo e semi-ativo, e a manutenção dos limites de deslocamento da suspensão. Inicialmente, são apresentados os modelos de suspensão ativa de um quarto de carro e carro completo, utilizados respectivamente como planta para o projeto dos controladores H-infinito e como modelo para as simulações dos sistemas de suspensão em malha fechada. Em seguida, o conjunto de controladores H-infinito e desenvolvido, baseado em especificações de projeto definidas, para posterior avaliação e comparação dos sistemas projetados. Verificações de robustez dos sistemas de suspensão ativos, utilizando-se da Análise-µ como ferramenta de avaliação, são feitas em conjunto com as análises de desempenho de cada sistema. A avaliação de desempenho dos sistemas é realizada tanto no domínio do tempo (avaliando-se angulações, velocidades, acelerações, defexões e energia do sistema) quanto no domínio da frequência (através da análise de densidade espectral de potência, ou Power Spectral Density (PSD), das acelerações verticais do veículo e do esforço de controle do atuador). A excitação do sistema é realizada por meio de distúrbios impostos às posições das rodas, dos tipos determinístico e estocástico, representativos de condições reais da aplicação de um veículo. O conjunto de controladores desenvolvido neste trabalho apresenta resultados satisfatórios para distúrbios de entrada do tipo determinísticos e estocásticos, com ganhos de desempenho dos sistemas de suspensão ativa em relação ao sistema passivo de referência de até 34; 92% para a métrica de avaliação do conforto do usuário, de 17; 23% para a métrica da manutenção da dirigibilidade, e de 43; 48% e 30; 10% para as métricas das acelerações dos ângulos de arfagem e de rolagem da carroceria, respectivamente.
Título em inglês
Application of H-infinity controllers in a nonlinear model of electromagnetic active suspension.
Palavras-chave em inglês
Active suspension
Hinfinity Control
Tubular permanent magnet actuator, µ-Analysis
Resumo em inglês
This work presents the application of the H-infinity robust control theory into a non-linear model of active suspension system with a Tubular Permanent Magnet Actuator (TPMA). The main objectives in the application of the active suspension systems are the achievement of greater levels of comfort to the user and of road holding for the vehicle, when compared to the passive and semi-active suspension systems, besides the maintenance of suspension displacement limits. Initially are presented the active suspension models of a quarter-car and of a full-car, used respectively as a plant for the design of the H-infinity controllers and as a model for the simulations of the closed loop suspension systems. In the sequel, the controllers are developed, based on properly defined specifications, for further evaluation and comparison among the systems designed. Robustness verications of the active suspension systems, using the µ-Analysis as assessment tool, are performed together with the performance analysis of each system. The performance evaluation of the systems is performed both in the time domain (assessing angles, speeds, accelerations, dections and the energy of the system) and in the frequency domain (through the analysis of Power Spectral Density (PSD) of vertical accelerations of the vehicle and the control efort of the actuator). The excitation of the system is carried out by means of disturbances imposed to the vertical wheel's positions. Those disturbances are of deterministic and stochastic types, which are representatives of real working conditions of the vehicle. The set of controllers developed in this work presents satisfactory results for both deterministic and stochastic input disturbances, with performance gains of the active suspension systems in relation to the passive system of reference up to 34; 92%, 17; 23%, 43; 48% and 30; 10% respectively to the assessment metrics of user comfort, handling maintenance and acceleration of the pitch and roll angles of the chassis.
 
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Data de Publicação
2018-09-26
 
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