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Implementação de plataforma de simulação hardware-in-the-loop ABS para aplicações didáticas. / Implementation of ABS hardware-in-the-loop simulation platform for didactic applications.Santos Junior, Aguinaldo Batista dos 18 April 2017 (has links)
A utilização de plataformas HIL (Hardware-in-the-loop) tem aumentado dentro do processo de desenvolvimento de ECU\'s em indústrias do ramo automotivo. A principal justificativa para tal aumento é a utilização da metodologia de desenvolvimento baseada em modelo, a qual integra a técnica HIL como um de seus principais pilares, possibilitando redução no tempo e custos de desenvolvimento de uma ECU. Quando aplicada a validação de sistemas de controle de freios, a simulação HIL possui vital importância, pois permite a prévia visualização de efeitos diretamente relacionados à dinâmica veicular, os quais somente podiam ser analisados através da realização de testes em pistas. No entanto, os benefícios da simulação HIL não se restringem somente as aplicações industriais. A possibilidade de análise dos efeitos produzidos por um módulo eletrônico de controle através de simulações cria um campo para a utilização da técnica HIL como uma ferramenta efetiva no ensino de sistemas eletrônicos veiculares. Neste trabalho demonstra-se a implementação de uma plataforma HIL ABS para aplicações didáticas. Esta plataforma é implementada incluindo o uso de um circuito elétrico para emulação de cargas e aquisição de sinais, de uma interface com entradas e saídas reconfiguráveis, de uma ECU ABS e de um computador de simulação, o qual executa os softwares de manipulação de dados e de simulação de dinâmica veicular. Os resultados obtidos através de simulações realizadas com a plataforma desenvolvida são comparados com resultados de testes reais, validando desta forma o modelo proposto. / The HIL (Hardware-in-the-loop) platforms utilization has increased within the development process of ECUs in the automotive industry. The main reason for this increase is the usage of the model based development methodology, which integrates the HIL technique as one of its main pillars, allowing a reduction in the time and costs of developing an ECU. When applied to the validation of brake control systems, HIL simulation has a vital importance, since it allows a prior visualization of effects directly related to the vehicle dynamics, which could only be analyzed by performing track tests. However, the benefits of HIL simulation are not only restricted to the industrial applications. The possibility of analyzing the effects produced by an electronic control module through simulations creates a field for the use of the HIL technique as an effective tool for teaching vehicular electronic systems. This work demonstrates the implementation of an ABS HIL platform for didactic applications. This platform is implemented including the usage of an electrical circuit for loads emulation and signals acquisition, an interface with reconfigurable inputs and outputs, an ABS ECU and a simulation computer, which runs the data manipulation and vehicle dynamic simulation softwares. The results obtained through the performed simulations with the developed platform are compared with actual test results, validating therefore the proposed model.
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Rede de sensores sem fio em ambientes veiculares baseada no padrão Zigbee. / Wireless sensor network (WSN) in automotive area based in the standard ZigBee.Florido, Ivan Roca 28 March 2008 (has links)
A área automotiva cada vez mais incorpora dispositivos e sistemas eletromecânicos na comunicação. Estes dispositivos são baseados nas informações internas e externas coletadas através de sensores específicos. Esta estrutura permite, por exemplo, a automatização de sistemas de transporte em ambientes controlados, monitoramento de veículos, informações de condições de trânsito e outros. Os protocolos de comunicação são fundamentais na troca de dados entre os módulos eletrônicos e certamente, se não fosse pela aplicação desses protocolos, não teríamos a integração de boa parte dos sistemas eletrônicos atualmente disponíveis. A integração dos sistemas de comunicação automotivos através de uma rede de sensores sem fio (RSSF) baseada nas especificações do padrão IEEE 802.15.4 ZigBee, constitui uma alternativa de comunicação nos ambientes automotivos. Além disso, esta integração em ambientes automotivos diminui a quantidade de fiação nos veículos. Neste trabalho apresentamos uma rede de sensores tipo estrela para a aquisição dos dados em um ambiente automotivo, realizando medições de intensidade do sinal, qualidade do sinal, throughput, pacotes perdidos. / The automotive area is including more and more devices and electromechanical systems at communication. Those devices are based in internal and external information collected through specific sensors. This structure allows, for example, automation of transport systems at controlled environments, vehicles monitoring, information of transit conditions and other. The communication protocols are fundamentals in data exchange between electronic modules and without those protocols, couldnt be possible integrate a majority of available electronic systems. The integration of automotive communication systems through wireless sensor network (WSN) based in the specifications of the standard IEEE 802.15.4 ZigBee constitute an alternative of communication in automotive environments. Besides, this integration in automotive environments reduces the quantity of wires in the vehicles. In this work we present a WSN star topology for data acquisition in automotive environment performing measurements of signal intensity, quality of signal, throughput, and lost packages.
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Implementação de plataforma de simulação hardware-in-the-loop ABS para aplicações didáticas. / Implementation of ABS hardware-in-the-loop simulation platform for didactic applications.Aguinaldo Batista dos Santos Junior 18 April 2017 (has links)
A utilização de plataformas HIL (Hardware-in-the-loop) tem aumentado dentro do processo de desenvolvimento de ECU\'s em indústrias do ramo automotivo. A principal justificativa para tal aumento é a utilização da metodologia de desenvolvimento baseada em modelo, a qual integra a técnica HIL como um de seus principais pilares, possibilitando redução no tempo e custos de desenvolvimento de uma ECU. Quando aplicada a validação de sistemas de controle de freios, a simulação HIL possui vital importância, pois permite a prévia visualização de efeitos diretamente relacionados à dinâmica veicular, os quais somente podiam ser analisados através da realização de testes em pistas. No entanto, os benefícios da simulação HIL não se restringem somente as aplicações industriais. A possibilidade de análise dos efeitos produzidos por um módulo eletrônico de controle através de simulações cria um campo para a utilização da técnica HIL como uma ferramenta efetiva no ensino de sistemas eletrônicos veiculares. Neste trabalho demonstra-se a implementação de uma plataforma HIL ABS para aplicações didáticas. Esta plataforma é implementada incluindo o uso de um circuito elétrico para emulação de cargas e aquisição de sinais, de uma interface com entradas e saídas reconfiguráveis, de uma ECU ABS e de um computador de simulação, o qual executa os softwares de manipulação de dados e de simulação de dinâmica veicular. Os resultados obtidos através de simulações realizadas com a plataforma desenvolvida são comparados com resultados de testes reais, validando desta forma o modelo proposto. / The HIL (Hardware-in-the-loop) platforms utilization has increased within the development process of ECUs in the automotive industry. The main reason for this increase is the usage of the model based development methodology, which integrates the HIL technique as one of its main pillars, allowing a reduction in the time and costs of developing an ECU. When applied to the validation of brake control systems, HIL simulation has a vital importance, since it allows a prior visualization of effects directly related to the vehicle dynamics, which could only be analyzed by performing track tests. However, the benefits of HIL simulation are not only restricted to the industrial applications. The possibility of analyzing the effects produced by an electronic control module through simulations creates a field for the use of the HIL technique as an effective tool for teaching vehicular electronic systems. This work demonstrates the implementation of an ABS HIL platform for didactic applications. This platform is implemented including the usage of an electrical circuit for loads emulation and signals acquisition, an interface with reconfigurable inputs and outputs, an ABS ECU and a simulation computer, which runs the data manipulation and vehicle dynamic simulation softwares. The results obtained through the performed simulations with the developed platform are compared with actual test results, validating therefore the proposed model.
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Rede de sensores sem fio em ambientes veiculares baseada no padrão Zigbee. / Wireless sensor network (WSN) in automotive area based in the standard ZigBee.Ivan Roca Florido 28 March 2008 (has links)
A área automotiva cada vez mais incorpora dispositivos e sistemas eletromecânicos na comunicação. Estes dispositivos são baseados nas informações internas e externas coletadas através de sensores específicos. Esta estrutura permite, por exemplo, a automatização de sistemas de transporte em ambientes controlados, monitoramento de veículos, informações de condições de trânsito e outros. Os protocolos de comunicação são fundamentais na troca de dados entre os módulos eletrônicos e certamente, se não fosse pela aplicação desses protocolos, não teríamos a integração de boa parte dos sistemas eletrônicos atualmente disponíveis. A integração dos sistemas de comunicação automotivos através de uma rede de sensores sem fio (RSSF) baseada nas especificações do padrão IEEE 802.15.4 ZigBee, constitui uma alternativa de comunicação nos ambientes automotivos. Além disso, esta integração em ambientes automotivos diminui a quantidade de fiação nos veículos. Neste trabalho apresentamos uma rede de sensores tipo estrela para a aquisição dos dados em um ambiente automotivo, realizando medições de intensidade do sinal, qualidade do sinal, throughput, pacotes perdidos. / The automotive area is including more and more devices and electromechanical systems at communication. Those devices are based in internal and external information collected through specific sensors. This structure allows, for example, automation of transport systems at controlled environments, vehicles monitoring, information of transit conditions and other. The communication protocols are fundamentals in data exchange between electronic modules and without those protocols, couldnt be possible integrate a majority of available electronic systems. The integration of automotive communication systems through wireless sensor network (WSN) based in the specifications of the standard IEEE 802.15.4 ZigBee constitute an alternative of communication in automotive environments. Besides, this integration in automotive environments reduces the quantity of wires in the vehicles. In this work we present a WSN star topology for data acquisition in automotive environment performing measurements of signal intensity, quality of signal, throughput, and lost packages.
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[en] A MANAGERIAL APPROACH TO THE GROUND VEHICLES SUSPENSION DESIGN PROCEDURE / [pt] UMA ABORDAGEM GERENCIAL PARA O PROCEDIMENTO DE PROJETO DE SUSPENSÕES DE VEÍCULOS TERRESTRESMICHAEL CORDEIRO CARVALHO MERLING 03 April 2008 (has links)
[pt] Apresenta-se uma visão gerencial para o procedimento de
projeto de
suspensões de veículos terrestres. São descritos, em linhas
gerais, os principais
aspectos técnicos relativos ao projeto deste sub-sistema
veicular, e tratados, com
detalhes, os tópicos fundamentais para a sua administração.
Discute-se, entre
outras, as etapas de especificação do projeto, quesitos
necessários, normas a serem
aplicadas, e as etapas a cumprir, segundo a visão do
gerente administrativo do
projeto, responsável pela organização do grupo de técnicos
que irá desenvolvê-lo. / [en] It is shown a managerial vision of the ground vehicles
suspension design
procedure. Are described, in general lines, the main
technical aspects related to
the design of this vehicular sub-system, and treats, with
details, the fundamental
topics for its administration. It is discussed, beside
others, the design specification
stages, necessary requirements, norms to be applied, and
the stages to accomplish,
according to the vision of the administrative design
manager, responsible for the
organization of the technicians' group that will develop it.
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Metodologia de aperfeiçoamento de suspensões veiculares através de modelo virtual em ambiente multicorpos / Improvement methodology of vehicle suspensions through model in virtual environment multibodyVieira Neto, Alaor Jose 19 April 2011 (has links)
Entre as etapas do desenvolvimento de automóveis pode-se apontar a definição das características de suas suspensões. A fase de definição da suspensão pode ser dividida dentro do seguinte cenário: a escolha de um determinado tipo de suspensão, os pontos (geometria) e quais os valores de rigidez/amortecimento para todo o sistema irá resultar em um comportamento dinâmico desejado para o veículo, bem como a viabilidade de produção. Além disso, o entendimento da interação entre os parâmetros de suspensão, é crucial para a otimização do desempenho. Este trabalho pretende propor um método para aperfeiçoar a fase de \"tuning\" da suspensão, com foco principal no conforto. O veículo considerado é um caminhão comercial, e entre os seus parâmetros considerados estão rigidezes de molas da cabine e suspensão, amortecimento da suspensão de cabine e curvas do amortecedor da suspensão primária. O modelo virtual do veículo foi desenvolvido em ambiente ADAMS, o qual, previamente à otimização, foi validado contra dados experimentais. Métricas foram especialmente desenvolvidas levando em consideração aspectos subjetivos de conforto veicular, para dessa forma eliminar a variabilidade entre as avaliações subjetivas e análises das simulações. Os resultados mostraram expressivas melhorias no conforto e através de dados experimentais essas melhorias foram confirmadas. / Among the development phases of an automotive vehicle one can point out the definition of the characteristics of its suspensions. Suspension definition phase can be understood as the following scenario: given a suspension type, which hard points (geometric) and what values of stiffness/damping for the whole system will result in a desired dynamic behavior for the vehicle as well as production feasibility. Moreover, understanding the iteration among the suspension parameters, even considering just the tuning ones, is crucial for performance optimization. This work intends to propose a method for vehicle tuning characteristics optimization, having as a target the ride comfort. The vehicle considered here is a commercial truck, and among its parameters one considers cabin and suspension springs, cabin dampers and suspension damper curves. A vehicle model was developed in ADAMS environment and prior to the optimization the vehicle was validated against experimental data. Metrics were specially developed to take into account subjective aspects of ride, and, in this way, eliminating the gap between subjective evaluations and simulations analysis. Results showed improvements in ride comfort. The resulting setup was measured and the improvements were confirmed with experimental data.
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Metodologia de aperfeiçoamento de suspensões veiculares através de modelo virtual em ambiente multicorpos / Improvement methodology of vehicle suspensions through model in virtual environment multibodyAlaor Jose Vieira Neto 19 April 2011 (has links)
Entre as etapas do desenvolvimento de automóveis pode-se apontar a definição das características de suas suspensões. A fase de definição da suspensão pode ser dividida dentro do seguinte cenário: a escolha de um determinado tipo de suspensão, os pontos (geometria) e quais os valores de rigidez/amortecimento para todo o sistema irá resultar em um comportamento dinâmico desejado para o veículo, bem como a viabilidade de produção. Além disso, o entendimento da interação entre os parâmetros de suspensão, é crucial para a otimização do desempenho. Este trabalho pretende propor um método para aperfeiçoar a fase de \"tuning\" da suspensão, com foco principal no conforto. O veículo considerado é um caminhão comercial, e entre os seus parâmetros considerados estão rigidezes de molas da cabine e suspensão, amortecimento da suspensão de cabine e curvas do amortecedor da suspensão primária. O modelo virtual do veículo foi desenvolvido em ambiente ADAMS, o qual, previamente à otimização, foi validado contra dados experimentais. Métricas foram especialmente desenvolvidas levando em consideração aspectos subjetivos de conforto veicular, para dessa forma eliminar a variabilidade entre as avaliações subjetivas e análises das simulações. Os resultados mostraram expressivas melhorias no conforto e através de dados experimentais essas melhorias foram confirmadas. / Among the development phases of an automotive vehicle one can point out the definition of the characteristics of its suspensions. Suspension definition phase can be understood as the following scenario: given a suspension type, which hard points (geometric) and what values of stiffness/damping for the whole system will result in a desired dynamic behavior for the vehicle as well as production feasibility. Moreover, understanding the iteration among the suspension parameters, even considering just the tuning ones, is crucial for performance optimization. This work intends to propose a method for vehicle tuning characteristics optimization, having as a target the ride comfort. The vehicle considered here is a commercial truck, and among its parameters one considers cabin and suspension springs, cabin dampers and suspension damper curves. A vehicle model was developed in ADAMS environment and prior to the optimization the vehicle was validated against experimental data. Metrics were specially developed to take into account subjective aspects of ride, and, in this way, eliminating the gap between subjective evaluations and simulations analysis. Results showed improvements in ride comfort. The resulting setup was measured and the improvements were confirmed with experimental data.
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Evolução de uma unidade de gerenciamento eletrônico de um motor VW 2.0L e desenvolvimento de controle de cruzeiro: Projeto Otto IV / Enhancement of an electronic management unit for a VW 2.0L engine and development of cruise control: Otto IV Project.Bruno César Fernandes Pereira 25 August 2017 (has links)
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).
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Evolução de uma unidade de gerenciamento eletrônico de um motor VW 2.0L e desenvolvimento de controle de cruzeiro: Projeto Otto IV / Enhancement of an electronic management unit for a VW 2.0L engine and development of cruise control: Otto IV Project.Pereira, Bruno César Fernandes 25 August 2017 (has links)
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).
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[en] GROUND VEHICLES SUSPENSION AND STEERING MECHANISMS MODELING AND INTEGRATION THROUGH POWER FLOW / [pt] MODELAGEM E INTEGRAÇÃO DOS MECANISMOS DE SUSPENSÃO E DIREÇÃO DE VEÍCULOS TERRESTRES ATRAVÉS DO FLUXO DE POTÊNCIARICARDO TEIXEIRA DA COSTA NETO 27 October 2008 (has links)
[pt] A sub-divisão de um veículo em módulos é muito útil quando
se quer
estudar o comportamento dinâmico de um determinado
subsistema e sua
influência nos demais componentes. Em alguns casos, devido
ao tipo de
tratamento empregado para descrever os elementos, não se
consegue perceber de
que modo as variáveis inerentes a um subsistema interagem
com as demais, e, por
conseguinte, os subsistemas entre si. A abordagem modular
baseada no fluxo de
potência permite uma melhor identificação das relações de
causa e efeito entre
subsistemas, uma vez que se pode definir, de forma clara e
consistente, quem são
as variáveis de entrada e de saída de cada componente ou
módulo, e,
conseqüentemente, seus acoplamentos. Neste tipo de
tratamento, aplicado aos
sistemas mecânicos, uma vez estabelecida a cinemática de um
subsistema, podese
obter as relações entre os esforços que seus componentes
produzem uns sobre
os outros, a partir da caracterização da potência
transmitida através dos seus
diversos elementos. Este trabalho apresenta um procedimento
semi-analítico de
equacionamento modular aplicado à modelagem e integração
dos sistemas de
suspensão e direção de veículos terrestres, no qual as
variáveis de entrada e saída
indicam o fluxo de potência entre os elementos de todo o
sistema. Tal abordagem
tem como base a técnica dos Grafos de Ligação, empregada em
sistemas
multidomínio em geral, e usa alguns conceitos da
metodologia dos
Transformadores Cinemáticos, normalmente aplicada aos
sistemas multicorpos. A
partir da definição da geometria dos mecanismos em questão,
encontram-se as
matrizes que representam os vínculos cinemáticos entre seus
elementos, das quais
o funcionamento dos sistemas integrados pode ser simulado e
analisado, e
informações necessárias aos seus projetos determinadas. As
equações (malhas)
algébricas que existem em mecanismos com estrutura
cinemática fechada são
analiticamente resolvidas, evitando deste modo modelos
matemáticos com
equações diferenciais e algébricas simultâneas. Das
relações cinemáticas, o
modelo dinâmico (matrizes de inércia, rigidez e
amortecimento, etc) é obtido, e
novamente informações essenciais à análise e síntese dos
sistemas podem ser
determinadas. O comportamento no tempo desses modelos pode
ser encontrado
por um método de integração de equações diferenciais
qualquer. Adota-se o
Simulink/MatLab® para representar o modelo assim
desenvolvido em diagrama
de blocos, e conseqüentemente simulá-lo. Através deste
tratamento, cada bloco da
implementaçao em Simulink/MatLab® contém o correspondente
modelo analítico
de um único módulo, cujo estabelecimento depende das
características dinâmicas
do sistema que se deseja analisar. A vantagem de adotar tal
representação,
baseada no fluxo de potência, consiste no fato de que um
módulo pode ser
substituído por outro, descritivo de um elemento ou
subsistema com a mesma
função, porém com configuração física distinta, e,
conseqüentemente, modelo
matemático específico, sem qualquer alteração nos demais
componentes do
sistema. Este procedimento está sendo adotado para
modelagem dos diversos
sistemas veiculares, como os de suspensão, direção,
transmissão e freios, e
também os pneus, inseridos em um chassi, incluindo os graus
de liberdade
desejados do veículo, todos descritos de forma modular semi-
analítica através da
mesma abordagem, empregando a técnica de modelagem mais
apropriada para
representá-los. / [en] The sub-division of a vehicle in modules is very useful
when we want to
study the dynamical behavior of a certain sub-system and
its influence in other
components. In some cases, due to the type of treatment
employed to describe the
dynamic behavior of the elements, we don`t get to notice
the way that inherent
variables in a sub-system interacts with the others, and,
consequently, the subsystems
amongst themselves. The modular approach based on the power
flow
allows a better identification of the causal relationships
among sub-systems, once
it can define, in clear and consistent way, what are the
input and output variables
of each component or module, and, consequently, their
couplings. In this type of
treatment applied to the mechanical systems, once
established the kinematics of a
sub-system, it can be obtained the relationships among the
efforts that their
components produce on the other ones, from the
characterization of the power
transmitted through their several elements. This paper
presents a semi-analytical
procedure of modular modeling applied to the suspension and
steering systems of
a ground vehicle, in which the input and output variables
indicate the power flow
among the elements of the whole system. Such approach has
as base the Bond
Graphs technique, used in multidomain systems in general,
and uses some
concepts of the Kinematic Transformers methodology, usually
applied to the
multibody systems. From the mechanisms geometry, the
matrices that represent
the kinematics links between its elements are found, the
operation of the
integrated systems can be simulated and analyzed, and
information about its
design can be obtained. The algebraic loops (equations)
inherent to mechanisms
with closed kinematic structure are solved analytically,
and there is not a
mathematical model with simultaneous algebraic and
differential equations. From
the kinematic relations, the dynamic model (inertial,
stiffness and damping
matrices) is obtained, and again essential information to
the systems analysis and
synthesis can be determined. The models time behavior can
be found by any
differential equations integration method. The
Simulink/Matlab is adopted to
represent the model developed by block diagrams, and
consequently to simulate it.
Through this treatment, each block in the Simulink/Matlab
implementation
contains the correspondent analytical model of a single
module, whose
establishment depends on the dynamic characteristics of the
system to be
analyzed. The advantage of adopting such representation,
based on the power
flow, consists in the fact that a module can be substituted
for other, descriptive of
an element or sub-system with the same function, however
with different physical
configuration, and, consequently, specific mathematical
model, without any
alteration in the other components of the system. This
procedure is being adopted
for modeling all vehicular systems, like the suspension,
steering, transmission and
brakes systems, and also the tires, inserted in the
chassis, including the desired
degrees of freedom of the vehicle, all described in a semi-
analytical modular way
by the same approach, using the most appropriate modeling
technique to represent
them.
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