As futuras utilizações de sistemas de controle em automóveis seguirão a tendência de integração, através do desenvolvimento de sistemas de controle integrados capazes de coordenar as ações dos vários subsistemas que compõem o veículo. Esta coordenação e integração requerem que as integrações entre os subsistemas sejam levadas em conta já nos primeiros estágios de projeto, levando ao desenvolvimento de modelos completos de veículos. Neste sentido, o comportamento dinâmico de um veículo de quatro rodas é analisado através de técnicas de modelagem de sistemas multicorpos utilizando-se o programa ADAMS. Posteriormente, são gerados modelos lineares obtidos através do Jacobiano das equações do modelo original, resultando em uma gama de equações na forma de espaço de estados. O modelo linearizado é então submetido a vários tipos de simulações e os resultados são comparados às respostas do modelo não linear de modo a validar as aproximações lineares em diferentes condições de operação do veículo. São também desenvolvidos dois sistemas de controle de suspensão baseados em técnicas de controle ótimo como duas diferentes abordagens: um controlador skyhook que foi implementado no modelo não linear desenvolvido no ADAMS e um controle de suspensão baseado em um controlador RLQ (Regulador Linear Quadrático), com realimentação de saída que utiliza os modelos linearizados na forma de espaço de estados, sendo este último implementado através da co-simulação ADAMS/Matlab. O sistema de controle de suspensão desenvolvido é um primeiro passo na tentativa de projeto de um sistema de controle integrado do movimento. / Future applications of control in automotive vehicles will follow a trend towards system integration, leading ultimately to the development of integrated vehicle control systems capable of coordinating the action of the various subsystems. The coordination and integration of automotive vehicle subsystems require the interaction amongst the various subsystems to be taken into consideration at the control design stages, resulting in full vehicle models. Therefore, a nonlinear 10 degree of freedom model is obtained through MBS modelling techniques present in ADAMS package software. Then, a linear model is obtained by linearization of the system equations through the Jacobian facility also present in ADAMS. The resulting linearised models are simulated and their response are compared to the previous non-linear one in order to validate the linear approximations. This work also presents two distincts suspension control systems based in optimal control theory: a skyhook controler designed at ADAMS (with the non-linear vehicle model) and a LQR (Linear Quadratic Regulator) with output feedback based on the state space linear vehicle model. This last one was designed through ADAMS/Matlab co-simulation facilities. This designed suspension control is a first attempt to future developments of integrated vehicle control.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-08T17:44:33Z No. of bitstreams: 1 GHIOTTO_Thais_2016.pdf: 18907197 bytes, checksum: 0779f8ac869df152bdd7747df97a15e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-08T17:44:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GHIOTTO_Thais_2016.pdf: 18907197 bytes, checksum: 0779f8ac869df152bdd7747df97a15e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-08T17:44:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GHIOTTO_Thais_2016.pdf: 18907197 bytes, checksum: 0779f8ac869df152bdd7747df97a15e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T17:44:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GHIOTTO_Thais_2016.pdf: 18907197 bytes, checksum: 0779f8ac869df152bdd7747df97a15e5 (MD5) Previous issue date: 2016-05-09 / Não recebi financiamento / Megastigmus transvaalensis is an exotic wasp that attacks Brazilian pepper tree drupes Schinus terebinthifolius in native forests and areas of restoration and ecological restoration in Brazil. The parasitism begins with the oviposition M. transvaalensis in drupes S. terebinthifolius where the larvae hatch and remain internally feeding of nutrients and tissue, affecting germination. The aim of this work was to study the effect of temperature, rainfall and humidity in the population dynamics of M. transvaalensis and determine the parasitism rate and sex ratio of this wasp in drupes S. terebinthifolius. The study was performed with yellow sticky traps and collection of S. terebinthifolius drupes in seasonal semideciduous forest during August 2014 to September 2015, in the region of Sorocaba, São Paulo, Brazil. The capture of insects through the sticky traps proved satisfactory, and thus can be applied to the monitoring of small Hymenopteros. Populations of M. transvaalensis were negatively correlated with the maximum temperature and population peak in the fall of 2015, meaning that when the maximum temperature has reduced, there is a higher incidence of insect field. The parasitism rate of S. terebinthifolius drupes ranged from zero to 36.34% during this period, making this value an aggravating factor for the emergence of new individuals, since this phytophagous wasp has the potential to be spread throughout Brazil and It poses a threat to the natural regeneration of S. terebinthifolius. The sex ratio of M. transvaalensis was 0.42 and 0.08 in the laboratory field. The bio-ecology and the damage caused by M. transvaalensis in drupes S. terebinthifolius warrant further studies to integrated management / Megastigmus transvaalensis é uma vespa exótica que ataca drupas de aroeira-pimenteira Schinus terebinthifolius em florestas nativas e em áreas de recomposição e restauração ecológica no Brasil. O parasitismo inicia com a oviposição de M. transvaalensis nas drupas de S. terebinthifolius, onde as larvas internamente eclodem e permanecem alimentando-se dos nutrientes e tecidos, prejudicando a germinação. O objetivo desse trabalho foi estudar o efeito da temperatura, precipitação e umidade na flutuação populacional de M. transvaalensis e determinar o índice de parasitismo e razão sexual dessa vespa nas drupas de S. terebinthifolius. O estudo foi realizado com armadilhas adesivas amarelas e coleta de drupas de S. terebinthifolius em fragmento de floresta estacional semidecidual, durante agosto de 2014 a setembro de 2015, na região de Sorocaba, São Paulo, Brasil. A captura dos insetos através das armadilhas adesivas se mostrou satisfatória, podendo assim ser aplicada para o monitoramento de pequenos Hymenopteros. As populações de M. transvaalensis apresentaram correlação negativa com a temperatura máxima e pico populacional no outono de 2015, significando que, quando a temperatura máxima apresenta redução, há maior incidência do inseto em campo. O índice de parasitismo das drupas de S. terebinthifolius variou de zero a 36,34% no período avaliado, tornando este valor um agravante para o surgimento de novos indivíduos, uma vez que, essa vespa fitófaga tem potencial de ser disseminado por todo Brasil e representa ameaça para a regeneração natural de S. terebinthifolius. A razão sexual de M. transvaalensis foi de 0,42 no laboratório e 0,08 em campo. A bioecologia e os danos causados por M. transvaalensis em drupas de S. terebinthifolius justificam mais estudos visando o manejo integrado dessa vespa fitófaga.

As futuras utilizações de sistemas de controle em automóveis seguirão a tendência de integração, através do desenvolvimento de sistemas de controle integrados capazes de coordenar as ações dos vários subsistemas que compõem o veículo. Esta coordenação e integração requerem que as integrações entre os subsistemas sejam levadas em conta já nos primeiros estágios de projeto, levando ao desenvolvimento de modelos completos de veículos. Neste sentido, o comportamento dinâmico de um veículo de quatro rodas é analisado através de técnicas de modelagem de sistemas multicorpos utilizando-se o programa ADAMS. Posteriormente, são gerados modelos lineares obtidos através do Jacobiano das equações do modelo original, resultando em uma gama de equações na forma de espaço de estados. O modelo linearizado é então submetido a vários tipos de simulações e os resultados são comparados às respostas do modelo não linear de modo a validar as aproximações lineares em diferentes condições de operação do veículo. São também desenvolvidos dois sistemas de controle de suspensão baseados em técnicas de controle ótimo como duas diferentes abordagens: um controlador skyhook que foi implementado no modelo não linear desenvolvido no ADAMS e um controle de suspensão baseado em um controlador RLQ (Regulador Linear Quadrático), com realimentação de saída que utiliza os modelos linearizados na forma de espaço de estados, sendo este último implementado através da co-simulação ADAMS/Matlab. O sistema de controle de suspensão desenvolvido é um primeiro passo na tentativa de projeto de um sistema de controle integrado do movimento. / Future applications of control in automotive vehicles will follow a trend towards system integration, leading ultimately to the development of integrated vehicle control systems capable of coordinating the action of the various subsystems. The coordination and integration of automotive vehicle subsystems require the interaction amongst the various subsystems to be taken into consideration at the control design stages, resulting in full vehicle models. Therefore, a nonlinear 10 degree of freedom model is obtained through MBS modelling techniques present in ADAMS package software. Then, a linear model is obtained by linearization of the system equations through the Jacobian facility also present in ADAMS. The resulting linearised models are simulated and their response are compared to the previous non-linear one in order to validate the linear approximations. This work also presents two distincts suspension control systems based in optimal control theory: a skyhook controler designed at ADAMS (with the non-linear vehicle model) and a LQR (Linear Quadratic Regulator) with output feedback based on the state space linear vehicle model. This last one was designed through ADAMS/Matlab co-simulation facilities. This designed suspension control is a first attempt to future developments of integrated vehicle control.

[pt] Atualmente, as novas tecnologias estão estendendo os limites físicos dos veículos automotivos em busca de mais segurança e comforto. Novas aplicações, como por exemplo veículos autônomos, exigem sistemas de controle capazes de garantir a estabilidade do veículo durante a condução autônoma ou em cenários perigosos. Na maioria dos carros modernos, os sistemas de controle atuam de forma independente, ou seja, não há coordenação ou compartilhamento de dados entre eles, pois poderiam produzir conflitos entre esses controladores. Desse modo, nenhuma melhoria na estabilidade do veículo é alcançada ou inclusive, piores cenários podem ser produzidos. Para superar esses problemas, uma abordagem integrada é projetada neste trabalho. Esta integração, definida como sistema de controle integrado (IC), usa uma regra para coordenar o programa eletrônico de estabilidade (ESP em inglês) e o sistema de direção de quatro rodas (4WS em inglês). O ESP realiza uma frenagem seletiva dependendo do estado atual do veículo. Esta condição é estimada pela diferença entre a taxa de guinada desejada, obtida usando um modelo linear do veículo, e a taxa de guinada real. Adicionalmente, as pressões de frenagem em cada roda são calculadas pelo sistema de travagem antibloqueio (ABS em inglês). Neste trabalho, uma lógica de comutação on-off e um modelo hidráulico de primeira ordem são empregadas para modelar o sistema ABS. Para projetar o 4WS, usou-se uma estratégia por alimentação direta que considera o ângulo de esterçamento das roas frontais. Finalmente, para testar as vantagens do sistema IC proposto nesta tese contra o enfoque não integrado, realizaram-se simulações considerando um modelo não-linear do veículo em cenários críticos de condução. O modelo do veículo foi derivado empregando a abordagem multicorpos e o princípio de Jourdain, e depois é validado usando um conjunto de dados experimentais obtidos por sensores montados em um carro a escala. / [en] Nowadays new technologies are pushing the road vehicle limits further. Promising applications, e.g. self-driving cars, requires control systems that are able to ensure the vehicle s stability during autonomous driving or under dangerous scenarios. In most of modern cars, the control systems actuates independently, i.e. there is no coordination or data sharing between them. This approach can produce conflicts between these standalone controllers, thereby no improvements on the vehicle s stability are achieved or even a worse scenario can be produced. In order to overcome these problems, an integrated approach is designed in this work. This integration, defined as Integrated control system (IC), use a rule to coordinate the Electronic stability program (ESP) and the Four-wheel steering system (4WS). The ESP performs a selective braking depending of the current state of the vehicle. This condition is estimated by the difference between the desired yaw rate, obtained using a linear vehicle model, and the actual yaw rate. In addition, the braking pressures at each wheel are computed by the Anti-lock braking system (ABS). In this work, an on-off switching logic and a firstorder hydraulic model are employed to model the ABS system. To model the 4WS, a simple feed-forward control strategy that consider the front steering as input is used. Finally, in order to test the advantages of the IC system against the non-integrated one, simulations considering a nonlinear vehicle model under critical driving scenarios were performed. The vehicle model was derived employing the multibody approach and the Jourdain s principle, and then it is validated using a set of experimental data obtained by sensors mounted on a scaled car.