Desenvolvimento de uma abordagem de diferencial eletrônico para um veículo elétrico robótico multitração

Abstract

Orientadores: André Ricardo Fioravanti, Ely Carneiro de Paiva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Made available in DSpace on 2018-08-30T15:24:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_AlexandreMonteiro_M.pdf: 4869710 bytes, checksum: 4c796f6cdd5d3e49215ad65105b6b0c9 (MD5) Previous issue date: 2016 Resumo: Este trabalho documenta a concepção e desenvolvimento de estratégias de controle de distribuição de torques para veículos elétricos multitração. O estudo se concentra em um veículo elétrico convencional com rodas motrizes traseiras e tem como finalidade incrementar a estabilidade do veículo em situações adversas. A distribuição independente de torque pode ser obtida através do uso de diferencial eletrônico, também conhecido na literatura por vetorização de torque. Esta técnica é capaz de gerar forças adicionais nos pneus e criar um momento de guinada sobre o veículo através da aplicação de torques individuais nas rodas de um eixo, sem deteriorar seu desempenho longitudinal. Nesta dissertação são apresentadas três estratégias de controle para o diferencial eletrônico. A primeira abordagem é realizada através de um controlador clássico PI. A segunda consiste em um controlador LQR embasada em um modelo simplificado do veículo, denominado modelo planar. Finalmente, a terceira abordagem é desenvolvida através de controle ótimo em tempo finito, em que, em cada instante de tempo, calcula-se a melhor atuação de torques para o veículo. Desta forma, agrega-se informações da dinâmica dos pneus e os efeitos de rolagem e distribuição de carga nos pneus do veículo ao realizar curvas. O trabalho inclui a modelagem utilizada na construção de um simulador em Matlab/Simulink. Escolheu-se um modelo capaz de avaliar os movimentos nos três eixos do veículo e com respostas precisas ao longo da execução de manobras. Para este propósito são apresentados os modelos dos motores elétricos, do sistema de propulsão, a dinâmica de corpo rígido, o sistema de amortecedores e a interação pneu-solo Abstract: This dissertation documents the conception and development of control strategies to allocate independent traction forces in an electric vehicle equipped with two rear driving wheels, for the purpose of enhancing the vehicle stability control system. The independent torque distribution can be achieved through the use of electronic differential, also know in the literature by torque vectoring. This approach is capable to generate optimal additional tire forces and yaw moment over the vehicle through the application of individual wheel torques without deteriorating the longitudinal performance of the vehicle. In this work three different torque vectoring control algorithms will be presented. The first control algorithm is a classical PI controller. The second controller is an LQR controller based upon a two-track model. Finally, the third controller is an optimal control based in quadratic programming, considering a two-track model. Therefore, the tyre dynamics, the load distribution and the roll over motion are considered during the curves. The work includes the concept of the mathematical model used in the construction of a simulator that has the ability to evaluate the vehicle dynamics and responses of maneuvers. For this purpose, a complete simulation model including motors, propulsion system, body dynamics, damper system and tire-ground interaction is developed Mestrado Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico Mestre em Engenharia Mecânica 33003017 CAPES FAPESP

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