MODELAGEM, ANÁLISE DINÂMICA E CONTROLE EM UM … · DINÂMICA E CONTROLE EM UM VEÍCULO ARTICULADO VISANDO PREVENIR O EFEITO CANIVETE. PME 2600 PROFESSOR ORIENTADOR: DR. ROBERTO

MODELAGEM, ANÁLISEDINÂMICA E CONTROLE EM UM VEÍCULO ARTICULADO

VISANDO PREVENIR O EFEITO CANIVETE.

PME 2600

PROFESSOR ORIENTADOR: DR. ROBERTO SPINOLA BARBOSA

Introdução

PME2600 - Projeto integrado III - 2º Semestre 2017 Departamento de Engenharia Mecânica - EPUSP

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ANTT: 1.823.253 caminhões (2012);

EUA 2001-2003: 9% acidentescom 2+ veículos (Starnes, 2006)

EUA 2003: 3,1% acidentes com carretas(Martinez, 2005)

EUA 2003: 7,1% acidentes com fatalidades(Martinez, 2005)

Segurança/Acidentes catastróficos;

Dinâmica Lateral e estabilidade.Fonte: https://youtu.be/W3H4PgeR8R8

Fonte: https://youtu.be/17aUXZOQ1zg

Objetivos / Roteiro

Introdução;

Modelagem Não Linear;

Equações de Movimento;

Estratégias de controle;

Linearização do modelo;

Estabilidade;

Controle Clássico e Respostas;

Implementação do controle e simulação em

modelo não linear;

Considerações Finais.

3


Fonte: https://dfwscanner.files.w

ordpress.com/2013/12/im

age.jpeg

Modelagem não linear: Dinâmica de guinada, lateral, vertical e arfagem

4

Dinâmica de Guinada, longitudinal e lateral 6 graus de liberdade 2 restringidos (Pino rei)

Dinâmica vertical e arfagem:

7 graus de liberdade

1 G.L. restringido (Pino rei)


Modelagem não linear: Pneus5

Pacejka – Magic Fórmula Modelo tangente hiperbólica

Dugoff Bian


Dinâmica das rodas6

Dinâmica das rodas: 1 grau de liberdade por roda/pneu (x6)

Força de contato

Torque motor

Torque de freio

Transferência de carga(Load Transfer) M.Pinxteren (2010): 0,893 a 1.698 da carga

estática

N1, N2 e N3 = função (acelerações, geometria, inércia)

Rigidez lateral e Long. = função (N1, N2, N3)

Fonte: (Luijten, 2010)


Equações de dinâmica7


Estratégias de controle8

Controle por esterçamento ativo Controle ativo ou passivo no sistema pino rei e quinta roda:

Fonte: BMW

Fonte: Mercedes


Estratégias de controle9

Controle por torque ativo ou Programa eletrônico de estabilidade:

Torque motor e/ou freio controlado em cada roda


Fonte: FORD

Linearização do modelo (para Controle)

Modelo 2-D;

Força lateral do pneu – Linear;

Pino Rei infinitamente rígido;

Propriedades de inércia constante;

Atrito de rolagem e torque equilibrados.

Entrada de controle no semirreboque: Freio diferencial

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Estabilidade e Sistema de controle11


Metodologias de controle: Técnica 1 de 3: Alocação de polos


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Alocação de polos: Problema da limitação da banda do atuador

Metodologias de controle: Técnica 2 de 3: PID TUNER


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PID Tuner: Ferramenta gráfica do MATLAB®

Metodologias de controle: Técnica 3 de 3: Lugar das raízes (Root locus)


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Root Locus: Visualização de todos possíveis polos para os diferentes ganhos de controle.

Respostas dinâmicas: Sistemas de controle


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Impulso

Degrau

Critério ativação sistema de controle


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Sistema controlado: Mais estável para manobras agressivas Menor dirigibilidade em manobras brandas Necessidade de critério para ativação

Risk criterion prediction (TLBA)(BOUTELDJA; CEREZO, 2011)

Ω = Reta de extrapolação∆t = TLBA = Time Left Before Accident+-Threshold = Limiar

Sistema não linear com controle: Manobra 1


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Sistema não linear com controle: Manobra 2


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Considerações Finais


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Efeito Canivete: Segurança/Acidentes catastróficos - Dinâmica Lateral e estabilidade.

Modelagem não linear:

Sistema com 19-3 Graus de Liberdade: Dinâmica de guinada, Lateral, vertical, arfagem e das rodas

Modelagem do contato Pneu-Solo: Transferência de carga (Load transfer) e Estabilidade numérica

Estratégias de controle: Esterçamento ativo, controle do acoplamento pino-rei e freio diferencial.

Linearização do modelo: 4 Variáveis de estado

Metodologias de controle: Alocação de polos, PID Tuner, Lugar das raízes

Simulação do Controle(Lugar das raízes) no modelo não linear.

Sistema de detecção e ativação do controle

Tecnica implementada com sucesso

Dúvidas/Sugestões ?

Fim20


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