O sistema de admissão de ar constituído da válvula borboleta automotiva e seu respectivo módulo de gerenciamento, são responsáveis pelo controle do fluxo de massa de ar fornecido ao motor e têm contribuído para reduzir o consumo de combustível e emissões e para melhorar a dirigibilidade e segurança. Por ser um elemento mecânico móvel, está sujeita à não linearidades como o atrito seco (atrito de Coulomb), a não linearidade da mola (força de retorno da mola) e a folga entre as engrenagens. Uma não linearidade, quando excessiva, pode causar oscilações e erros na abertura da válvula. Ademais, a presença de oscilações no sistema de controle aumenta a mutabilidade das variáveis de estados do sistema, causa desgaste dos componentes e majora o consumo de energia, além de provocar o desperdício de materiais. A válvula borboleta automotiva apresenta erros de regime estacionário e resposta transitória subamortecida, devido às suas não linearidades características que a compõem. A utilização de novas técnicas de compensação das não linearidades é fundamental para melhorar o desempenho do sistema de controle que compõem a válvula borboleta, sendo, portanto, de grande interesse para a indústria automotiva; pois é necessário um controle de posicionamento preciso e robusto que permita aperfeiçoar o consumo de combustível e controle de torque, por exemplo. Um controlador não linear pode muitas vezes ter recursos atraentes, como implementação mais simples, mais precisão ou menor gasto de energia do controlador; além de atender à demanda por alta robustez na abertura não linear da válvula. Essas vantagens dos controladores não lineares são devidas ao tratamento adequado das não linearidades e controladores lineares não podem compensar adequadamente as não linearidades e as forças não lineares são negligenciadas. O presente trabalho apresenta o estudo e uma análise comparativa dos compensadores não lineares: controlador rastreador de trajetória por linearização entrada-saída, controlador por modos deslizantes empregando a função saturação e o controlador por modos deslizantes empregando a função tangente hiperbólica. Tais controladores serão desenvolvidos desde a teoria até à simulação utilizando como referência uma válvula borboleta automotiva da Bosch modelo DV-E5 ETC.

The air intake system consisting of the automotive electronic throttle and its respective management module, are responsible for controlling the mass flow of air supplied to the engine and has contributed to reducing fuel consumption and emissions, and improving drivability and safety. As it is a mobile mechanical element, it is subject to nonlinearities such as dry friction (Coulomb friction), spring nonlinearity (spring return force) and gear backlash. Excessive nonlinearities can cause oscillations and errors in valve opening. Furthermore, the presence of oscillations in the control system increases the mutability of system states variables, causes wear on component and increases energy consumption, in addition to causing waste of materials. The automotive electronic throttle presents steady-state errors and underdamped transient response, due to its characteristic nonlinearities. The use of new nonlinearity compensation techniques is fundamental to improve the performance of the control system that compose the electronic throttle, being therefore of great interest to the automotive industry; because a precise and robust positioning control is needed that allows to optimize the fuel consumption and torque control, for example. A nonlinear controller can often have attractive features, such as: simpler implementation, more accuracy or lower controller power consumption, in addition to meeting the demand for high robustness in the nonlinear opening of the valve. These advantages of nonlinear controllers are due to the proper handling of nonlinearities and linear controllers cant adequately compensate nonlinearities and nonlinear forces are neglected. The present work presents the study and a comparative analysis of nonlinear compensators: controller by input-output feedback linearization, controller by sliding modes using the saturation function and the controller by sliding modes using the hyperbolic tangent function. Such controllers will be developed from theory to simulation using a Bosch automotive electronic throttle valve model DV-E5 ETC as a reference.