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Neste trabalho foi proposto e desenvolvido um sistema de controle de suspensão veicular semi-ativa utilizando um amortecedor magneto reológico (MR). Para simulações numéricas foram considerados: um modelo de um carro completo não linear, um sistema de controle Nebuloso para determinação da força do amortecedor e um sistema para determinar a corrente elétrica aplicada no amortecedor. Os resultados das simulações numéricas demonstraram que a estratégia de controle proposto melhorou a segurança do veiculo reduzindo os deslocamentos do eixo da roda em aproximadamente 7% e o tempo de exposição do chassi as vibrações causadas por distúrbios da estrada em aproximadamente 422,56%. Com a finalidade de implementar futuramente em um amortecedor MR a estratégia de controle proposta, foi desenvolvido um protótipo do controle real, através da utilização de um sistema microprocessado usando de microcontroladores Arduino Nano V3. Para representar o amortecedor utilizou - se uma bobina elétrica, que dispõe de características reais próximas do sistema de amortecimento final. Os resultados experimentais demonstram que o protótipo desenvolvido, reproduziu com fidelidade os resultados numéricos apresentados preliminarmente com uma faixa de erro reduzida. / In this work we proposed and developed a system of control vehicular suspension, semi active, using a magneto rheological damper (MR). For the numerical simulations were considered: a model non-linear an complete car, a fuzzy control system to determine strength of the damper and a system for determining the electrical current applied the damper. The results of numerical simulations demonstrated that proposed control strategy improves the safety by the vehicle reducing the shifts the axles the wheels in approximately 7% and the time of exposure of the chassis the vibrations caused by disturbances in the road in approximately 422.56%. In order of implement in the future a proposed control on a MR damper, a prototype of the real control was developed through the use microprocessor system using microcontrollers Arduino Nano V3. For represented the damper, was used - an electrical coil, which has real characteristics near the end cushioning system. The experimental results demonstrated that the prototype developed, faithfully reproduces the numerical results presented preliminarily with reduced error band.

Neste trabalho foi proposto e desenvolvido um sistema de controle de suspensão veicular semi-ativa utilizando um amortecedor magneto reológico (MR). Para simulações numéricas foram considerados: um modelo de um carro completo não linear, um sistema de controle Nebuloso para determinação da força do amortecedor e um sistema para determinar a corrente elétrica aplicada no amortecedor. Os resultados das simulações numéricas demonstraram que a estratégia de controle proposto melhorou a segurança do veiculo reduzindo os deslocamentos do eixo da roda em aproximadamente 7% e o tempo de exposição do chassi as vibrações causadas por distúrbios da estrada em aproximadamente 422,56%. Com a finalidade de implementar futuramente em um amortecedor MR a estratégia de controle proposta, foi desenvolvido um protótipo do controle real, através da utilização de um sistema microprocessado usando de microcontroladores Arduino Nano V3. Para representar o amortecedor utilizou - se uma bobina elétrica, que dispõe de características reais próximas do sistema de amortecimento final. Os resultados experimentais demonstram que o protótipo desenvolvido, reproduziu com fidelidade os resultados numéricos apresentados preliminarmente com uma faixa de erro reduzida. / In this work we proposed and developed a system of control vehicular suspension, semi active, using a magneto rheological damper (MR). For the numerical simulations were considered: a model non-linear an complete car, a fuzzy control system to determine strength of the damper and a system for determining the electrical current applied the damper. The results of numerical simulations demonstrated that proposed control strategy improves the safety by the vehicle reducing the shifts the axles the wheels in approximately 7% and the time of exposure of the chassis the vibrations caused by disturbances in the road in approximately 422.56%. In order of implement in the future a proposed control on a MR damper, a prototype of the real control was developed through the use microprocessor system using microcontrollers Arduino Nano V3. For represented the damper, was used - an electrical coil, which has real characteristics near the end cushioning system. The experimental results demonstrated that the prototype developed, faithfully reproduces the numerical results presented preliminarily with reduced error band.

Comprovadamente, o sistema de suspensão veicular passivo é uma proposta confiável e econômica de solução tanto para redução dos níveis de vibração do chassi e da roda, quanto para a redução dos níveis de aceleração do chassi. Embora este sistema seja amplamente empregado nos veículos, ele apresenta a desvantagem que seus parâmetros não podem ser modificados de acordo com as variações geradas pela pista. Com isso surge o emprego da utilização do sistema de suspensão ativa, que possibilita a variação dos parâmetros da suspensão a tempo real, no entanto, o emprego deste tipo de suspensão requer um elevado nível de energia para o funcionamento correto de seus atuadores, acarretando na inviabilidade de algumas aplicações. Para solucionar as desvantagens encontradas para o sistema de suspensão passivo e ativo, surge o sistema de suspensão semiativo, que reúne as vantagens do sistema ativo, porém com um menor consumo de energia, gerando consequentemente uma opção de controle confiável e econômica de solução para os problemas de dirigibilidade e conforto veicular. O presente trabalho pretende realizar duas avaliações, sendo a primeira, a avaliação e comparação de um sistema de suspensão passivo com o desempenho de quatro controladores semiativos (on/off, skyhook, groundhook e híbrido) e a segunda é testar os mesmos controladores, porém considerando a dinâmica de um amortecedor magnético-reológico através do modelo de LuGre. Estes controladores serão aplicados a um modelo não linear de um quarto de carro com dois graus de liberdade, sendo as suas variáveis estimadas, através de um observador de estados não linear. A análise para a comparação dos sistemas será realizada através de simulações numéricas utilizando o software MatLab®. As simulações dos distúrbios gerados pela pista serão realizadas através de uma função degrau e uma função pulso com o objetivo de avaliar o desempenho de cada controlador. Após a implementação dos algoritmos de controle, foi possível verificar que o sistema de suspensão semiativo, frente às excitações propostas, apresentou um desempenho superior em relação ao conforto. Contudo, não tão significativas quanto ao do conforto, o sistema controlável também, comparativamente ao sistema passivo, apresentou melhoras no requisito dirigibilidade. / Proven, the passive vehicle suspension system is a reliable and cost-effective solution solution for both chassis and wheel vibration levels reduction and chassis acceleration levels reduction. Although this system is widely used in vehicles, it has the disadvantage that its parameters can not be modified according to the variations generated by the track. This results in the use of the active suspension system, which allows the variation of the parameters of the suspension in real time, however, the use of this type of suspension requires a high level of energy for the correct operation of its actuators, resulting in the unfeasibility of some applications. To solve the disadvantages found for the passive and active suspension system, the semiactive suspension system arises, which combines the advantages of the active system, but with a lower energy consumption, consequently generating a reliable and economical solution control option to the problems of maneuverability and vehicular comfort. The present work intends to perform two evaluations, the first being the evaluation and comparison of a passive suspension system with the performance of four semi-active controllers (on/off, skyhook, groundhook and hybrid) and the second is to test the same controllers, but considering the dynamics of a magneticrheological damper through the LuGre model. These controllers will be applied to a nonlinear model of a quarter-car with two degrees of freedom, with its variables being estimated through a nonlinear state observer. The analysis for the comparison of the systems will be performed through numerical simulations using MatLab® software. The simulations of the disturbances generated by the track will be performed through a step function and a pulse function in order to evaluate the performance of each controller. After the implementation of the control algorithms, it was possible to verify that the system of semi-active suspension against the proposed excitations presented a superior performance in relation to comfort. However, not as significant as comfort, the controllable system alo compared to the passive system, presented improvements in the steerability requirement.

Desde que se inventou o automóvel, a suspensão veicular é objeto de pesquisa e estudo. A função do sistema de suspensão de um veículo é minimizar a aceleração vertical, isolando os passageiros de choques e vibrações promovendo conforto, reduzindo a fadiga o que beneficia a saúde e segurança dos motoristas. Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando um controlador SDRE aplicado ao amortecedor magneto-reológico. A eficiência do controle proposto pode ser evidenciada através de simulações computacionais utilizando um modelo matemático não linear de um quarto de carro e um modelo matemático não-lienar de meio de carro. A análise do desempenho do controle é realizada considerando excitações provocadas por irregularidades da estrada representadas por entradas do tipo degrau e senoidal. As simulações computacionais foram realizadas utilizando o programa Matlab®. Os resultados das simulações evidenciam que o controle proposto melhora dirigibilidade do veículo ao reduzir o deslocamento vertical do conjunto eixo-roda e contribui com o conforto dos passageiros reduzindo as oscilações na carroceria. Adicionalmente, foram realizadas análises de simulações de variações paramétricas afim de se verificar o comportamento do controle proposto diante de incertezas. Os estudos paramétricos demonstram que o controle permanece estável, mesmo quando submetido a variações paramétricas. / Since car was developed, vehicular suspension is an object of research and study. The function of the suspension system of a vehicle is to minimize vertical acceleration, isolating passengers from shocks and vibrations promoting comfort, reducing fatigue which benefits the health and safety of drivers. This work presents a proposal for the control of vehicle suspension using an SDRE controller applied to the magneto-rheological damper. The efficiency of the proposed control can be evidenced through computational simulations using a quarter-car nonlinear mathematical model and a half-car nonlinear mathematical model. The analysis of the controller's performance is performed considering the excitations caused by irregularities of the road represented by step input and sinusoidal. Computational simulations were performed using Matlab®. The simulation results show that the proposed control improves the vehicle's dirigibility by reducing the vertical displacement of the wheel and also contributes to the passengers' comfort by reducing oscillations in the vehicle's body. In addition, simulations of parametric variations were performed in order to verify the behavior of the proposed control in face of uncertainties. Parametric studies demonstrate that control remains stable, even when subjected to parametric variations.

Desde que se inventou o automóvel, a suspensão veicular é objeto de pesquisa e estudo. A função do sistema de suspensão de um veículo é minimizar a aceleração vertical, isolando os passageiros de choques e vibrações promovendo conforto, reduzindo a fadiga o que beneficia a saúde e segurança dos motoristas. Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando um controlador SDRE aplicado ao amortecedor magneto-reológico. A eficiência do controle proposto pode ser evidenciada através de simulações computacionais utilizando um modelo matemático não linear de um quarto de carro e um modelo matemático não-lienar de meio de carro. A análise do desempenho do controle é realizada considerando excitações provocadas por irregularidades da estrada representadas por entradas do tipo degrau e senoidal. As simulações computacionais foram realizadas utilizando o programa Matlab®. Os resultados das simulações evidenciam que o controle proposto melhora dirigibilidade do veículo ao reduzir o deslocamento vertical do conjunto eixo-roda e contribui com o conforto dos passageiros reduzindo as oscilações na carroceria. Adicionalmente, foram realizadas análises de simulações de variações paramétricas afim de se verificar o comportamento do controle proposto diante de incertezas. Os estudos paramétricos demonstram que o controle permanece estável, mesmo quando submetido a variações paramétricas. / Since car was developed, vehicular suspension is an object of research and study. The function of the suspension system of a vehicle is to minimize vertical acceleration, isolating passengers from shocks and vibrations promoting comfort, reducing fatigue which benefits the health and safety of drivers. This work presents a proposal for the control of vehicle suspension using an SDRE controller applied to the magneto-rheological damper. The efficiency of the proposed control can be evidenced through computational simulations using a quarter-car nonlinear mathematical model and a half-car nonlinear mathematical model. The analysis of the controller's performance is performed considering the excitations caused by irregularities of the road represented by step input and sinusoidal. Computational simulations were performed using Matlab®. The simulation results show that the proposed control improves the vehicle's dirigibility by reducing the vertical displacement of the wheel and also contributes to the passengers' comfort by reducing oscillations in the vehicle's body. In addition, simulations of parametric variations were performed in order to verify the behavior of the proposed control in face of uncertainties. Parametric studies demonstrate that control remains stable, even when subjected to parametric variations.

Orientador: Douglas Eduardo Zampieri / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iezzo_Robson_M.pdf: 14243942 bytes, checksum: 83221821a509c9fb6d274ca3cca67895 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho é realizado o desenvolvimento de um sistema de suspensão semi-ativo adaptativo com baixo custo de implementação, quando comparado aos sistemas semi-ativos atualmente disponíveis no mercado. Para isto, foi caracterizado um sistema de amortecimento passivo variável controlado remotamente (com dispositivo seletivo alocado no painel do veículo), o qual está atualmente em desenvolvimento pela empresa. A arquitetura desse sistema, prevendo atuadores eletrônicos e central eletrônica de processamento com interface e coleta de informações da rede CAN, foi concebida para, através da definição de uma lógica de controle, transformá-lo em um sistema de suspensão semi-ativo com custo competitivo. Procedeu-se investigando e estabelecendo parâmetros de controle e sinais existentes nos subsistemas dos veículos modernos para alimentação de uma lógica matricial de controle. Identificados os sinais possíveis de se utilizar na alimentação dessas matrizes, foram realizadas diversas simulações em software de dinâmica veicular para verificação dos parâmetros de controle definidos, assim como do comportamento dinâmico do veículo, com o objetivo de otimizar o compromisso entre conforto e estabilidade. Com base neste processo, foram estabelecidas matrizes lógicas de comando aos amortecedores eletrônicos as quais, através da identificação do nível dos parâmetros recebidos do veículo e da atitude do motorista ao volante, definem automaticamente qual a melhor curva de amortecimento a ser empregada, dentro de um universo discreto de curvas, para uma dada condição de utilização do veículo. O resultado deste trabalho busca viabilizar a aplicação de sistemas inteligentes de suspensão no mercado automobilístico nacional, o qual é atualmente composto em 100% por sistemas de suspensão passivos. / Abstract: This work is dedicated to develop an adaptive semi-active suspension system at a low cost of implementation, when compared to semi-active systems currently available. For that was characterized a passive damping system variable remotely controlled (with a selective device allocated on the panel of the vehicle), which is currently under development by the company. The architecture of this system, providing electronic actuators and electronic control unit interface and gathering information from the CAN network was designed for, by setting a control logic, transform it into a semi-active suspension system at a competitive cost. The work proceeded investigating and establishing parameters and existing signals in the subsystems of modern vehicles to feed a logical matrix of control. Identified the possible signals available to using on the mentioned matrix, several simulations were carried out in a vehicle dynamics software in order to check the applicability of those control parameters defined, as well as the dynamic behavior of the vehicle with the goal of optimizing the balance between ride and handling. Based on this process were established a set of logical matrix to command the electronic dampers which, by identifying the level of the parameters received from the vehicle and the attitude of the driver at the steering wheel, define automatically the best damping curve to be used, within an universe of discrete curves, for a given driving condition. The result of this work aims to become viable the application of intelligent suspension systems in domestic automotive market which is nowadays composed by 100% of passive suspension systems. / Mestrado / Dinâmica / Mestre em Engenharia Automobilistica