PME 2600 MODELAGEM, ANÁLISE DINÂMICA E CONTROLE EM UM VEÍCULO ARTICULADO VISANDO PREVENIR O EFEITO CANIVETE.

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

2 Introdução 2 ANTT: caminhões (2012); EUA : 9% acidentes com 2+ veículos (Starnes, 2006) EUA 2003: 3,1% acidentes com carretas (Martinez, 2005) Fonte: EUA 2003: 7,1% acidentes com fatalidades (Martinez, 2005) Segurança/Acidentes catastróficos; Dinâmica Lateral e estabilidade. Fonte:

3 Objetivos / Roteiro 3 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. Fonte:

4 4 Modelagem não linear: Dinâmica de guinada, lateral, vertical e arfagem 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)

5 Modelagem não linear: Pneus 5 Pacejka Magic Fórmula Dugoff Modelo tangente hiperbólica Bian

6 Dinâmica das rodas 6 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 da carga estática N1, N2 e N3 = função (acelerações, geometria, inércia) Rigidez lateral e Long. = função (N1, N2, N3) Fonte: (Luijten, 2010)

7 Equações de dinâmica 7

8 Estratégias de controle 8 Controle por esterçamento ativo Controle ativo ou passivo no sistema pino rei e quinta roda: Fonte: Mercedes Fonte: BMW

9 Estratégias de controle 9 Controle por torque ativo ou Programa eletrônico de estabilidade: Torque motor e/ou freio controlado em cada roda Fonte: FORD

10 Linearização do modelo (para Controle) 10 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

11 Estabilidade e Sistema de controle 11

12 Metodologias de controle: Técnica 1 de 3: Alocação de polos 12 Alocação de polos: Problema da limitação da banda do atuador

13 Metodologias de controle: Técnica 2 de 3: PID TUNER 13 PID Tuner: Ferramenta gráfica do MATLAB

14 Metodologias de controle: Técnica 3 de 3: Lugar das raízes (Root locus) 14 Root Locus: Visualização de todos possíveis polos para os diferentes ganhos de controle.

15 Respostas dinâmicas: Sistemas de controle 15 Impulso Degrau

16 Critério ativação sistema de controle 16 Sistema controlado: Mais estável para manobras agressivas Menor dirigibilidade em manobras brandas Necessidade de critério para ativação Ω = Reta de extrapolação t = TLBA = Time Left Before Accident +-Threshold = Limiar Risk criterion prediction (TLBA) (BOUTELDJA; CEREZO, 2011)

17 17 Sistema não linear com controle: Manobra 1

18 18 Sistema não linear com controle: Manobra 2

19 19 Considerações Finais 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?

20 Fim 20