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Propõe-se um controlador difuso Takagi-Sugeno com índice de desempenho H \'INFINITO\' para regulagem da marcha lenta em motores de ciclo Otto. Obtém-se uma representação difusa do motor de ciclo Otto operando em marcha lenta. Esse modelo é utilizado para a síntese do controlador. O controlador difuso com desempenho H \'INFINITO\' é projetado para rejeitar o efeito de distúrbios de cargas externas sobre a rotação do motor em regime de marcha lenta. As ações de controle, posição da borboleta de aceleração e ponto de ignição, são limitadas a uma faixa de operação específica para a marcha lenta. O controlador projetado apresenta ação de controle por realimentação de estados. Os ganhos de realimentação para cada regra do controlador difuso são obtidos a partir de um problema de otimização formulado através de LMIs. / It is proposed an Otto cicle engine idle speed H \'INFINITE\' Takagi-Sugeno fuzzy control. It is presented an Otto cicle engine idle speed fuzzy model. This model is then used to control design. The H \'INFINITE\' fuzzy control is designed to reject external load disturbance effect at idle speed engine rotation. A specifc idle speed operation range is defined to both actions control, throttle plate position and spark advance. A state feedback control is designed. A LMI optmization problem is used to find the state feedback gains at each fuzzy control rule.

Propõe-se um controlador difuso Takagi-Sugeno com índice de desempenho H \'INFINITO\' para regulagem da marcha lenta em motores de ciclo Otto. Obtém-se uma representação difusa do motor de ciclo Otto operando em marcha lenta. Esse modelo é utilizado para a síntese do controlador. O controlador difuso com desempenho H \'INFINITO\' é projetado para rejeitar o efeito de distúrbios de cargas externas sobre a rotação do motor em regime de marcha lenta. As ações de controle, posição da borboleta de aceleração e ponto de ignição, são limitadas a uma faixa de operação específica para a marcha lenta. O controlador projetado apresenta ação de controle por realimentação de estados. Os ganhos de realimentação para cada regra do controlador difuso são obtidos a partir de um problema de otimização formulado através de LMIs. / It is proposed an Otto cicle engine idle speed H \'INFINITE\' Takagi-Sugeno fuzzy control. It is presented an Otto cicle engine idle speed fuzzy model. This model is then used to control design. The H \'INFINITE\' fuzzy control is designed to reject external load disturbance effect at idle speed engine rotation. A specifc idle speed operation range is defined to both actions control, throttle plate position and spark advance. A state feedback control is designed. A LMI optmization problem is used to find the state feedback gains at each fuzzy control rule.

Com o passar do tempo, nota-se um aumento gradativo da demanda por veículos mais econômicos e que disponham de itens capazes de aumentar o conforto e a segurança. Citase, como exemplo, o controle de cruzeiro (Cruise Control) que, atualmente presente em diversos veículos, é responsável por controlar a velocidade do veículo de maneira autônoma, sem a necessidade de intervenção do condutor no pedal de aceleração, resultando em um aumento de conforto ao reduzir o esforço para dirigir, além de prover efetividade para manter a velocidade do veículo em torno de um valor desejado. Neste contexto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador de cruzeiro para operar em um veículo modelo Volkswagen Polo Sedan 2.0L 2004, o qual não possui este recurso em seu estado de fábrica. Para a implementação deste recurso, o trabalho faz uso de uma unidade de gerenciamento eletrônico (conhecida também por Electronic Control Unit - ECU) desenvolvida em 2013, no âmbito do projeto Otto II (PEREIRA, 2013), para controle do motor presente no respectivo veículo, viabilizando, desta forma, a validação do controle de cruzeiro por meio de testes utilizando o veículo em um dinamômetro inercial. Entretanto, previamente ao projeto do controlador de cruzeiro, o presente trabalho teve como foco o aperfeiçoamento do funcionamento desta ECU, visando a sua evolução no que diz respeito ao estado da arte de unidades de gerenciamento eletrônico de motores. Para isto, em sua primeira fase, o trabalho realizou diversas melhorias nas malhas de controle já existentes no firmware de 2013, tais como controle de marcha lenta, controle da borboleta eletrônica e controle de partida. Ao mesmo tempo, novos recursos foram implementados em firmware: controle de torque, controle da mistura ar/combustível em malha fechada (sonda lambda), segurança na comunicação entre blocos da ECU, identificação de marcha, suporte para diagnóstico via OBD-II, dentre outros. Além destas atividades envolvendo desenvolvimento de firmware, o trabalho, ainda em sua primeira fase, promoveu o desenvolvimento de uma nova ferramenta de software que, além de ser capaz de monitorar diversos parâmetros da ECU em tempo real, integra diversas funções, tais como função de computador de bordo alternativo, opção para controle do motor através da simulação do pedal de aceleração, opção para alteração da rotação de marcha lenta e função para automatização do ensaio de identificação do veículo (tarefa necessária para o projeto do controlador de cruzeiro). / Over time, there is a gradual increase of the demand for economical vehicles equipped with items capable of increasing the comfort and safety. As an example, the Cruise Control, which is already available in several vehicles, is responsible to control the vehicle speed in an autonomous manner, without the driver intervention on the throttle pedal. As a result, a greater comfort is achieved by reducing the effort to drive, besides providing effectiveness to keep the vehicle speed around a desired value. In this context, this project aims the development of a Cruise Control applied to a vehicle Volkswagen Polo Sedan 2.0L 2004, in which such resource is not available. To implement this resource, the project uses an electronic engine management unit (also known as Electronic Control Unit - ECU) developed in 2013 by the Otto II project (PEREIRA, 2013). This ECU is responsible to control the engine of the respective vehicle, which allows the Cruise Control validation through a set of tests performed with the vehicle on an inertial dynamometer. However, prior to the Cruise Control design, this project focused on the ECU operation enhancement, in order to achieve the state of the art in electronic engine management units. For this goal, the project, during its first phase, performed several improvements on the control algorithms already existing in the firmware developed in 2013, such as idle speed control, electronic throttle valve control and engine starting control. At the same time, new features were fully implemented in firmware: torque control, closed loop air/fuel ratio control (lambda control), safety for the communication among ECU blocks, gear identification, support to OBD-II diagnostic, among others. In addition to the firmware development activities, the project, still in its first phase, developed a new software tool capable of monitoring several ECU parameters in real time, besides providing many functions, such as alternative board computer, an option to control the engine by simulating the throttle pedal, an option to change the idle speed and a function to automate the system identification test (task required for the Cruise Control design).

Com o passar do tempo, nota-se um aumento gradativo da demanda por veículos mais econômicos e que disponham de itens capazes de aumentar o conforto e a segurança. Citase, como exemplo, o controle de cruzeiro (Cruise Control) que, atualmente presente em diversos veículos, é responsável por controlar a velocidade do veículo de maneira autônoma, sem a necessidade de intervenção do condutor no pedal de aceleração, resultando em um aumento de conforto ao reduzir o esforço para dirigir, além de prover efetividade para manter a velocidade do veículo em torno de um valor desejado. Neste contexto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador de cruzeiro para operar em um veículo modelo Volkswagen Polo Sedan 2.0L 2004, o qual não possui este recurso em seu estado de fábrica. Para a implementação deste recurso, o trabalho faz uso de uma unidade de gerenciamento eletrônico (conhecida também por Electronic Control Unit - ECU) desenvolvida em 2013, no âmbito do projeto Otto II (PEREIRA, 2013), para controle do motor presente no respectivo veículo, viabilizando, desta forma, a validação do controle de cruzeiro por meio de testes utilizando o veículo em um dinamômetro inercial. Entretanto, previamente ao projeto do controlador de cruzeiro, o presente trabalho teve como foco o aperfeiçoamento do funcionamento desta ECU, visando a sua evolução no que diz respeito ao estado da arte de unidades de gerenciamento eletrônico de motores. Para isto, em sua primeira fase, o trabalho realizou diversas melhorias nas malhas de controle já existentes no firmware de 2013, tais como controle de marcha lenta, controle da borboleta eletrônica e controle de partida. Ao mesmo tempo, novos recursos foram implementados em firmware: controle de torque, controle da mistura ar/combustível em malha fechada (sonda lambda), segurança na comunicação entre blocos da ECU, identificação de marcha, suporte para diagnóstico via OBD-II, dentre outros. Além destas atividades envolvendo desenvolvimento de firmware, o trabalho, ainda em sua primeira fase, promoveu o desenvolvimento de uma nova ferramenta de software que, além de ser capaz de monitorar diversos parâmetros da ECU em tempo real, integra diversas funções, tais como função de computador de bordo alternativo, opção para controle do motor através da simulação do pedal de aceleração, opção para alteração da rotação de marcha lenta e função para automatização do ensaio de identificação do veículo (tarefa necessária para o projeto do controlador de cruzeiro). / Over time, there is a gradual increase of the demand for economical vehicles equipped with items capable of increasing the comfort and safety. As an example, the Cruise Control, which is already available in several vehicles, is responsible to control the vehicle speed in an autonomous manner, without the driver intervention on the throttle pedal. As a result, a greater comfort is achieved by reducing the effort to drive, besides providing effectiveness to keep the vehicle speed around a desired value. In this context, this project aims the development of a Cruise Control applied to a vehicle Volkswagen Polo Sedan 2.0L 2004, in which such resource is not available. To implement this resource, the project uses an electronic engine management unit (also known as Electronic Control Unit - ECU) developed in 2013 by the Otto II project (PEREIRA, 2013). This ECU is responsible to control the engine of the respective vehicle, which allows the Cruise Control validation through a set of tests performed with the vehicle on an inertial dynamometer. However, prior to the Cruise Control design, this project focused on the ECU operation enhancement, in order to achieve the state of the art in electronic engine management units. For this goal, the project, during its first phase, performed several improvements on the control algorithms already existing in the firmware developed in 2013, such as idle speed control, electronic throttle valve control and engine starting control. At the same time, new features were fully implemented in firmware: torque control, closed loop air/fuel ratio control (lambda control), safety for the communication among ECU blocks, gear identification, support to OBD-II diagnostic, among others. In addition to the firmware development activities, the project, still in its first phase, developed a new software tool capable of monitoring several ECU parameters in real time, besides providing many functions, such as alternative board computer, an option to control the engine by simulating the throttle pedal, an option to change the idle speed and a function to automate the system identification test (task required for the Cruise Control design).

Ma thèse en automatique s’inscrit dans la thématique de recherche «Transport» du LAMIH. L’objectif est d’améliorer le fonctionnement des moteurs thermiques (essence), notamment en réduisant la consommation et la pollution. Face à cet enjeu écologique et économique, et compte tenu des nouvelles normes et des stratégies court-termistes de l’industrie (scandale Volkswagen...), de nouveaux contrôleurs doivent être conçus pour piloter l’arrivée d’air et d’essence au sein du moteur. En considérant l’aspect hautement non-linéaire du système, la représentation Takagi-Sugeno et le background théorique du LAMIH sont utilisés. Un premier contrôleur est synthétisé pour régler le problème de la vitesse de ralenti du moteur. Cependant, la complexité du système impose l’utilisation d’un contrôleur très coûteux d’un point de vue computationnel. Un contrôleur alternatif est donc synthétisé afin d’être implémenté dans l’ordinateur embarqué du moteur. Un second contrôleur est obtenu pour maintenir la richesse en proportions stoechiométriques afin de réduire la pollution. Ce système étant sujet à un retard de transport variable, un changement de domaine est réalisé afin de rendre ce retard constant, et de concevoir un contrôleur simple et efficace. Des essais réels sur le banc d’essai moteur du LAMIH sont réalisés afin de valider la méthodologie présentée. / My PhD in Automatic Control is part of the research theme “Transport” of the LAMIH. The objective is to improve the functioning of the gasoline engines, mainly by reducing the fuel consumption and the pollution. With this ecologic and economic challenge, and taking into account the new norms and the short-term strategies of the industry (scandal of Volkswagen...), new controllers have to be designed to control the air valve and the fuel injection inside the engine. Considering the highly nonlinear aspect of the system, the Takagi-Sugeno representation and the theoretical background of the LAMIH have been used. A first controller is designed to solve the problem of idle engine speed. However, the complexity of the system forces the use of a controller that is very costly from a computational point of view. An alternative controller is then designed in order to be implemented inside the embedded computer of the engine. A second controller is obtained to maintain the air-fuel ratio in stoichiometric proportions in order to reduce the pollution. This system being subject to a variable transport delay, a change of domain is realized to make this delay constant, and to design a simple and efficient controller. Real-time experiments have been realized on the engine test bench of the LAMIH in order to validate the presented methodology.