Dissertação de Mestrado

Esse trabalho faz parte do programa Rota 2030 do Brasil, que visa incentivar a Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) na produção de tecnologias automotivas para melhorar a qualidade dos veículos e o cuidado com o meio ambiente. O programa também estabelece requisitos de segurança obrigatórios para veículos produzidos ou importados no Brasil. Até o momento, há poucos projetos relevantes para um controlador automotivo de produção nacional capaz de aumentar a segurança do veículo no caso de um incidente na estrada. De acordo com esses objetivos, o estudo propõe pesquisar, projetar e desenvolver um Controle Unificado de Chassi (UCC) que possa melhorar a estabilidade e a segurança dos veículos em várias situações de condução. Propomos neste trabalho uma pesquisa sobre os princípios e conceitos por trás do UCC e sua aplicação no controle de estabilidade e segurança do veículo. Nesta pesquisa, as arquiteturas adotadas para o UCC, bem como seus principais elementos, são resumidos. Depois disso, é desenvolvido um modelo que reflete o comportamento da dinâmica lateral e de rolagem do carro e suas forças laterais em uma determinada manobra. Com base nesse modelo, é projetado um esquema de controle capaz de manter o ângulo de deslizamento lateral, o erro da taxa de guinada, o rolamento e a taxa de rolamento com comportamentos desejáveis. Para validar o esquema de controle proposto, são realizadas simulações com o apoio do Matlab/Simulink® e do Carsim®. Nessas simulações, o comportamento dos estados de interesse são avaliados em três manobras. As simulações são usadas para reconsiderar e ajustar as estratégias de controle em função de variações nos modelos. O principal resultado do estudo é um UCC baseado em controladores sem modelo MFC (Model Free Controller) que consegue manter a estabilidade lateral e vertical do carro em emergências.

This work is part of Brazils Rota 2030 program, which aims to encourage Reseach and Development (R&D) in the production of automotive technologies to improve vehicle quality and environmental conservation. The program also establishes mandatory safety requirements for vehicles produced or imported in Brazil. There are a few relevant projects for a domestically produced automotive controller capable of increasing vehicle safety in the event of an incident on the road. In line with these goals, this work proposes to research, design, and develop a Unified Chassis Control (UCC) that can improve the stability and safety of vehicles in various driving situations. To achieve this, research on the principles and concepts behind the UCC and its application in vehicle stability and safety control was proposed. In this research, the architectures adopted in the UCC as well as its major elements are summarized. After this, a model is developed that reflects the behavior of the lateral and roll dynamics of the car and its lateral forces in a given maneuver. Based on this model, a control scheme capable of maintaining the side slip angle, yaw rate error, roll and roll rate with desired behaviors is designed. In order to validate the proposed control scheme, simulations are carried out with the support of Matlab/Simulink® and Carsim®. In these simulations, the behavior of the parameters of interest is analyzed for three maneuvers. The simulations are used to reconsider and adjust the control strategies to variations in the models. The studys main result is a UCC based on Model Free Controllers (MFC) that manage to maintain the lateral and vertical stability of the car in emergency situations.