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 FAPESPAbstract
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, [...]Abstract
Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Made available in DSpace on 2018-09-01T15:58:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_AlbertoJorgeSalesDe_M.pdf: 4524641 bytes, checksum: bfb0be3b3d1fca7870e2ff49f388a8a2 (MD5) Previous issue date: 2017 Resumo: Sistemas de freio pneumáticos são usados em aplicações ferroviárias devido o seu adequado custo-benefício nas operações de transporte de carga. Como resultado, vagões localizados no trecho final da composição são freados posteriormente àqueles localizados no início, o que pode induzir a elevadas forças de impacto entre os vagões. A energia é absorvida e dissipada em tais impactos pelos componentes (ou aparelhos) de choque e tração. A modelagem e a simulação do funcionamento de tais aparelhos, portanto, é de grande importância para o estudo da dinâmica longitudinal de composições ferroviárias. O presente trabalho apresenta modelos computacionais para simulação em MATLAB/Simulink® dos esforços nos aparelhos de choque e tração entre vagões, devido à aplicação da carga motriz, frenagem e esforços resistivos ao movimento em composições ferroviárias de carga operantes nas ferrovias brasileiras. Os esforços entre vagões são determinados bem como as condições em que o impacto ocorre, contribuindo para a implementação de rotinas de operação seguras pelos engenheiros e técnicos. Nesse estudo, um perfil de via-permanente ideal é proposto considerando o movimento da composição ferroviária em retas tangentes, aclives, declives e curvas. O modelo consiste de uma composição de 104 veículos conectados por um modelo de aparelho de choque e tração com comportamento histerético e sujeito à ação de forças externas como resistência ao movimento, resistência à curvatura, forças de gravidade e frenagem pneumática. A modelagem do aparelho de choque e tração e a aplicação não linear dos freios influenciam a resposta do sistema dinâmico de forma realística. Finalmente, as previsões do modelo são comparadas com valores obtidos na literatura e em simuladores de composições ferroviárias Abstract: The pneumatic brake system is used in long freight railroad compositions, due to its adequate cost-benefit in train operation. As a result, the cars located at the rear end of the composition experience the braking effects after those located in front, which can induce high longitudinal forces and impact between the cars. This energy is absorbed and dissipated by the coupler and draft gear components, respectively, and, thus, their modelling and simulation are of great importance in the study of railway longitudinal vehicle dynamics. The present work presents computational models for simulation in MATLAB/Simulink® of in-train coupler forces due to application of traction forces, pneumatic brake and propulsion resistance of typical freight railroad compositions of Brazilian railway tracks. The in-train coupler forces are determined as well as the conditions in which the impact occur helping engineers to assess the train operational conditions. In this study an ideal railway track profile is proposed considering the train movement along tangent track, downgrades, upgrades and curving. The model consists of a train composition of 104 vehicles, connected by hysteretic draft gear mechanisms and subjected to external forces such as propulsion resistance, curving resistance, gravity forces and pneumatic braking application. The draft gear model and the non-linear application of the pneumatic brake system influence the dynamic behavior of the railroad composition in a realistic way. Finally, the model predictions are compared to results obtained in the literature and train simulators Mestrado Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico Mestre em Engenharia MecânicAbstract
Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Made available in DSpace on 2018-09-01T15:58:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_AlbertoJorgeSalesDe_M.pdf: 4524641 bytes, checksum: bfb0be3b3d1fca7870e2ff49f388a8a2 [...]