O propósito desta dissertação consiste em realizar um estudo do comportamento dinâmico lateral da caixa de um veículo ferroviário. Inicialmente fez-se uma abordagem do estado da arte referente à utilização de suspensões pneumáticas, sobre o funcionamento de sistemas de nivelamento, flexibilidade de caixas em análise dinâmica e irregularidades de vias férreas. Em seguida, definiu-se um modelo físico de um veículo ferroviário e, após determinadas simplificações, chegou-se a um sistema de nove graus de liberdade composto de uma caixa e dois truques de um rodeiro cada. Uma vez deduzidas as equações diferenciais de movimento, desenvolveram-se duas soluções capazes de fornecer resultados temporais e no domínio da freqüência. Através da primeira delas, a solução analítica, obtêm-se as respostas em freqüência e temporal dos movimentos lateral, roll e yaw da caixa para excitações de rotação longitudinal dos rodeiros. O segundo tipo de solução, por integração numérica, possui como excitações de entrada os deslocamentos verticais e rotacionais dos rodeiros e, como saídas, os movimentos nos nove graus de liberdade definidos para o sistema. Outra propriedade da solução por integração numérica é sua capacidade de simular suspensões secundárias lineares e não lineares. O artigo \"Manchester Benchmarks for rail vehicle simulation\" (IWNICKI, 1999) forneceu os parâmetros que definem o veículo e os princípios de irregularidades da via. Três tipos de comparações foram conduzidas, na primeira delas os resultados da análise modal deste trabalho foram confrontados com os resultados publicados pelos participantes do Benchmark e a proximidade entre eles permite fazer sua validação. O segundo tipo de comparação foi feito entre os resultados temporais das soluções analítica e por integração numérica e, o terceiro, entre simulações por integração numérica utilizando suspensões secundárias lineares e não lineares. Neste último caso, os resultados mostram que a linearização das suspensões secundárias podem ser feitas sem que haja diferenças significativas uma vez que os deslocamentos e ângulos são pequenos. Finalmente, elaborou-se uma análise para verificar a influência da variação da rigidez vertical das suspensões secundárias nas amplitudes, acelerações e no valor médio quadrático da aceleração (rms) dos movimentos laterais da caixa no domínio da freqüência. Os resultados obtidos permitem dizer que para a faixa de freqüência de maior sensibilidade do ser humano às vibrações laterais, entre 0,5 Hz e 2 Hz segundo a norma ISO 2631, há uma redução das vibrações dos movimentos lateral e roll da caixa, quando tais rijezas são reduzidas. Porém, as conseqüências da variação deste parâmetro nos demais modos de vibrar e na estabilidade do veículo constituem um estudo que pode ser realizado em um trabalho futuro. / This master\'s thesis aims at studying the lateral dynamic behavior of a railway vehicle\'s bodyshell. First is examined the state of the art related to the use of pneumatic suspensions, to leveling systems\' operation, to carbody flexibility\'s dynamic analysis and to railway\'s irregularities. The definition of the physical modeling of rail vehicle is carried out, followed by a number of simplifications, from which is defined a system with nine degrees of freedom, made up of a carbody and two bogies with one wheelset each. Once the motion\'s differential equations are defined, two solutions are carried out, capable of producing results in both time and frequency domains. The first one enables to display time and frequency responses of the carbody lateral displacement, roll and yaw for longitudinal rotation excitations of the wheelsets. The second type of solution that is obtained through numerical integration, deals with rolling and vertical displacement of the wheelsets as input data, and outputs the movements of the nine degrees of freedom defined for the system. The numerical integration solution also has the advantage of being capable of simulating linear as well as non linear secondary suspensions. The article \"Manchester Benchmarks for rail simulation\" (IWNICKI, 1999) provides the parameters that define the vehicle and the irregularities\' principles of the railway. Three types of comparisons were carried out. In the first, the results of this work\'s modal analysis were confronted to the results published by the participants of the benchmark, and the proximity of them was worth validation. The second type of comparison was made between the time domain results of both analytic and numerical integration solutions, and the third between numerical integration simulations using linear and non linear secondary suspensions. This last comparison show that the linearization of secondary suspensions can be done without afecting the results for small displacements and angles. Finally, an analysis is made up so as to verify how the vertical stiffness of secondary suspension affects the lateral displacement, acceleration and the rootmean-square (rms) accelerations of the carbody in frequency domain. The result of this work allows concluding that in the frequency range of maximal sensibility to the human being to lateral vibrations, that is between 0.5 Hz and 2 Hz according to ISO263-1, a decrease of the lateral and roll vibrations of the carbody occurs when this stifness is reduced. However this parameter\'s variations consequences on other vibration modes and on the vehicle stability could be analyzed in greater depth in a future study.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para um sistema de suspensão ativa para elevadores de alto desempenho. Esses dispositivos são muito usados no caso de suspensões veículos automotivos, mas não tanto em elevadores. Visando compreender os fenômenos envolvidos e executar testes do controle proposto através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desse sistema. O elevador estudado é de cabine com duplo andar (double-deck) e será usado em uma guia de 200 [m] de curso em um edifício de aproximadamente 500 [m] de altura. A velocidade de estado estacionário do elevador é 40 km/h. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios e técnicas de controle linear utilizadas. O desenvolvimento do controlador é baseado no uso de um modelo matemático linear em espaço de estados que representa a dinâmica do sistema em um dos planos ortogonais. A síntese do controlador por realimentação no espaço de estados foi feita usando o método da alocação de pólos, com ajuda do regulador quadrático linear, realimentando os estados com um observador de ordem total. Um modelo computacional foi construído e utilizado para a realização de simulações computacionais com o controlador proposto. Os resultados de simulações do sistema passivo e ativo são apresentados e discutidos. / The present work proposes the development of an algorithm to control active suspension systems for high performance elevators. These devices are used in suspensions for automotive vehicles, but not in such a way in elevators. Aiming at the understanding of the involved phenomena and making tests of the controller considered through simulations, a mathematical model of this system is developed. The studied elevator is a double-deck one and will be used in a 200 [m] guide in an approximately 500 [m] height skyscraper. The steady state speed of the elevator is 40 km/h. Trying to contextualize this work, it is presented an introduction to the criteria and techniques of linear control applied in this work. The development of the controller is based on the use of a linear mathematical model in the states space that represents the dynamics of the system in one of the two orthogonals planes. The synthesis of the feedback controller in the states space was made using the pole placement method with the aid of the linear quadratic regulator, and the feedback of the states with a full order observer. A computational model was constructed. The results of passive and active simulations of the system are presented and discussed.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para um sistema de suspensão ativa para elevadores de alto desempenho. Esses dispositivos são muito usados no caso de suspensões veículos automotivos, mas não tanto em elevadores. Visando compreender os fenômenos envolvidos e executar testes do controle proposto através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desse sistema. O elevador estudado é de cabine com duplo andar (double-deck) e será usado em uma guia de 200 [m] de curso em um edifício de aproximadamente 500 [m] de altura. A velocidade de estado estacionário do elevador é 40 km/h. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios e técnicas de controle linear utilizadas. O desenvolvimento do controlador é baseado no uso de um modelo matemático linear em espaço de estados que representa a dinâmica do sistema em um dos planos ortogonais. A síntese do controlador por realimentação no espaço de estados foi feita usando o método da alocação de pólos, com ajuda do regulador quadrático linear, realimentando os estados com um observador de ordem total. Um modelo computacional foi construído e utilizado para a realização de simulações computacionais com o controlador proposto. Os resultados de simulações do sistema passivo e ativo são apresentados e discutidos. / The present work proposes the development of an algorithm to control active suspension systems for high performance elevators. These devices are used in suspensions for automotive vehicles, but not in such a way in elevators. Aiming at the understanding of the involved phenomena and making tests of the controller considered through simulations, a mathematical model of this system is developed. The studied elevator is a double-deck one and will be used in a 200 [m] guide in an approximately 500 [m] height skyscraper. The steady state speed of the elevator is 40 km/h. Trying to contextualize this work, it is presented an introduction to the criteria and techniques of linear control applied in this work. The development of the controller is based on the use of a linear mathematical model in the states space that represents the dynamics of the system in one of the two orthogonals planes. The synthesis of the feedback controller in the states space was made using the pole placement method with the aid of the linear quadratic regulator, and the feedback of the states with a full order observer. A computational model was constructed. The results of passive and active simulations of the system are presented and discussed.

O propósito desta dissertação consiste em realizar um estudo do comportamento dinâmico lateral da caixa de um veículo ferroviário. Inicialmente fez-se uma abordagem do estado da arte referente à utilização de suspensões pneumáticas, sobre o funcionamento de sistemas de nivelamento, flexibilidade de caixas em análise dinâmica e irregularidades de vias férreas. Em seguida, definiu-se um modelo físico de um veículo ferroviário e, após determinadas simplificações, chegou-se a um sistema de nove graus de liberdade composto de uma caixa e dois truques de um rodeiro cada. Uma vez deduzidas as equações diferenciais de movimento, desenvolveram-se duas soluções capazes de fornecer resultados temporais e no domínio da freqüência. Através da primeira delas, a solução analítica, obtêm-se as respostas em freqüência e temporal dos movimentos lateral, roll e yaw da caixa para excitações de rotação longitudinal dos rodeiros. O segundo tipo de solução, por integração numérica, possui como excitações de entrada os deslocamentos verticais e rotacionais dos rodeiros e, como saídas, os movimentos nos nove graus de liberdade definidos para o sistema. Outra propriedade da solução por integração numérica é sua capacidade de simular suspensões secundárias lineares e não lineares. O artigo \"Manchester Benchmarks for rail vehicle simulation\" (IWNICKI, 1999) forneceu os parâmetros que definem o veículo e os princípios de irregularidades da via. Três tipos de comparações foram conduzidas, na primeira delas os resultados da análise modal deste trabalho foram confrontados com os resultados publicados pelos participantes do Benchmark e a proximidade entre eles permite fazer sua validação. O segundo tipo de comparação foi feito entre os resultados temporais das soluções analítica e por integração numérica e, o terceiro, entre simulações por integração numérica utilizando suspensões secundárias lineares e não lineares. Neste último caso, os resultados mostram que a linearização das suspensões secundárias podem ser feitas sem que haja diferenças significativas uma vez que os deslocamentos e ângulos são pequenos. Finalmente, elaborou-se uma análise para verificar a influência da variação da rigidez vertical das suspensões secundárias nas amplitudes, acelerações e no valor médio quadrático da aceleração (rms) dos movimentos laterais da caixa no domínio da freqüência. Os resultados obtidos permitem dizer que para a faixa de freqüência de maior sensibilidade do ser humano às vibrações laterais, entre 0,5 Hz e 2 Hz segundo a norma ISO 2631, há uma redução das vibrações dos movimentos lateral e roll da caixa, quando tais rijezas são reduzidas. Porém, as conseqüências da variação deste parâmetro nos demais modos de vibrar e na estabilidade do veículo constituem um estudo que pode ser realizado em um trabalho futuro. / This master\'s thesis aims at studying the lateral dynamic behavior of a railway vehicle\'s bodyshell. First is examined the state of the art related to the use of pneumatic suspensions, to leveling systems\' operation, to carbody flexibility\'s dynamic analysis and to railway\'s irregularities. The definition of the physical modeling of rail vehicle is carried out, followed by a number of simplifications, from which is defined a system with nine degrees of freedom, made up of a carbody and two bogies with one wheelset each. Once the motion\'s differential equations are defined, two solutions are carried out, capable of producing results in both time and frequency domains. The first one enables to display time and frequency responses of the carbody lateral displacement, roll and yaw for longitudinal rotation excitations of the wheelsets. The second type of solution that is obtained through numerical integration, deals with rolling and vertical displacement of the wheelsets as input data, and outputs the movements of the nine degrees of freedom defined for the system. The numerical integration solution also has the advantage of being capable of simulating linear as well as non linear secondary suspensions. The article \"Manchester Benchmarks for rail simulation\" (IWNICKI, 1999) provides the parameters that define the vehicle and the irregularities\' principles of the railway. Three types of comparisons were carried out. In the first, the results of this work\'s modal analysis were confronted to the results published by the participants of the benchmark, and the proximity of them was worth validation. The second type of comparison was made between the time domain results of both analytic and numerical integration solutions, and the third between numerical integration simulations using linear and non linear secondary suspensions. This last comparison show that the linearization of secondary suspensions can be done without afecting the results for small displacements and angles. Finally, an analysis is made up so as to verify how the vertical stiffness of secondary suspension affects the lateral displacement, acceleration and the rootmean-square (rms) accelerations of the carbody in frequency domain. The result of this work allows concluding that in the frequency range of maximal sensibility to the human being to lateral vibrations, that is between 0.5 Hz and 2 Hz according to ISO263-1, a decrease of the lateral and roll vibrations of the carbody occurs when this stifness is reduced. However this parameter\'s variations consequences on other vibration modes and on the vehicle stability could be analyzed in greater depth in a future study.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para um sistema de suspensão ativa para elevadores de alto desempenho. Esses dispositivos são muito usados no caso de suspensões veículos automotivos, mas não tanto em elevadores. Visando compreender os fenômenos envolvidos e executar testes do controle proposto através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desse sistema. O elevador estudado é de cabine com duplo andar (double-deck) e será usado em uma guia de 200 [m] de curso em um edifício de aproximadamente 500 [m] de altura. A velocidade de estado estacionário do elevador é 40 km/h. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios e técnicas de controle linear utilizadas. O desenvolvimento do controlador é baseado no uso de um modelo matemático linear em espaço de estados que representa a dinâmica do sistema em um dos planos ortogonais. A síntese do controlador por realimentação no espaço de estados foi feita usando o método da alocação de pólos, com ajuda do regulador quadrático linear, realimentando os estados com um observador de ordem total. Um modelo computacional foi construído e utilizado para a realização de simulações computacionais com o controlador proposto. Os resultados de simulações do sistema passivo e ativo são apresentados e discutidos. / The present work proposes the development of an algorithm to control active suspension systems for high performance elevators. These devices are used in suspensions for automotive vehicles, but not in such a way in elevators. Aiming at the understanding of the involved phenomena and making tests of the controller considered through simulations, a mathematical model of this system is developed. The studied elevator is a double-deck one and will be used in a 200 [m] guide in an approximately 500 [m] height skyscraper. The steady state speed of the elevator is 40 km/h. Trying to contextualize this work, it is presented an introduction to the criteria and techniques of linear control applied in this work. The development of the controller is based on the use of a linear mathematical model in the states space that represents the dynamics of the system in one of the two orthogonals planes. The synthesis of the feedback controller in the states space was made using the pole placement method with the aid of the linear quadratic regulator, and the feedback of the states with a full order observer. A computational model was constructed. The results of passive and active simulations of the system are presented and discussed.

Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando o amortecedor magneto-reológico, sendo o controle proposto composto pela associação de duas estratégias de controle, o controle ótimo e o controle fuzzy. O Controle ótimo é utilizado para determinar a força a ser utilizada pelo amortecedor magneto-reológico, e o controle fuzzy é utilizado para determinar a corrente elétrica, a ser utilizada no amortecedor magento-reológico e é obtido considerando o modelo de Mandani. Para o controle fuzzy, são consideradas duas entradas, a velocidade de deslocamento do pistão do amortecedor e a força prevista pelo controle ótimo, e uma saída, a corrente elétrica [A]. Para demonstrar a eficiência do controle proposto são consideradas simulações computacionais, utilizando um modelo matemático não-linear de um quarto de veículo. A análise do desempenho do controle é realizada, considerando excitações provocadas por irregularidades na pista, as irregularidades são representadas por entradas tipo degrau, impulso e senoidal. As simulações computacionais são realizadas, utilizando o Matlab® e o Simulink. Os resultados das simulações demonstram que o controle proposto aumenta a segurança do veículo e melhora sua dirigibilidade, reduzindo o deslocamento vertical do conjunto eixo e roda e o espaço de trabalho do amortecedor, quando comparado como o sistema passivo. Também contribui com o conforto dos passageiros, reduzindo as oscilações da carroceria, mantendo os níveis de aceleração abaixo dos considerados desconfortáveis pela norma BS 6841, 1987. Para verificar o comportamento do controle proposto, diante de incertezas, são realizadas simulações computacionais, considerando a possibilidade de erros paramétricos. As simulações, considerando os erros paramétricos, demonstram que o controle ótimo, mesmo quando sujeito a incertezas, permanece sendo estável e ótimo. / This work presents a proposal for control of vehicular suspension using the magneto-rheological damper, the proposed control is composed by association of two control strategy, the optimal control and the fuzzy control. The optimal control is used to determine the power to be applied by the magneto-rheological damper, and the fuzzy control is used to determine the electric current to be used in the magneto-rheological damper and is obtained considering the Mandani's model. For the fuzzy control two inputs are considered, the velocity of the piston's damper and the force provided by the optimal control, and one output, the electric current [A]. To demonstrate the efficiency of the proposed control, computational simulations are considered using a nonlinear mathematical model for a quarter-car. The performance of the control is analyzed considering excitements provoked by irregularities in the track, the irregularities are represented by entrances step type, pulse and sinusoidal. The computational simulations are performed using the Matlab® and the Simulink. The results of simulations show that the proposed control increases the vehicle security and improves the drive ability by reducing the vertical wheel displacement and the workspace to be used by the damper when compared to the passive system. It also helps with the comfort of passengers, reducing the bodywork oscillations, maintaining levels of accelerating below considered uncomfortable by standard BS 6841, 1987. To verify the behavior of the proposed control, in the face of uncertainty, computational simulations are carried out, considering the possibility of parametric errors. The simulations, show that the Optimal Control, even when subject to uncertainties, remains stable and optimal.

Este trabalho apresenta a aplicação da teoria de Controle Robusto H-infinito em modelo não linear de sistema de suspensão ativa com Atuador Tubular de Ímã Permanente (ATIP). Os principais objetivos na aplicação dos sistemas ativos de suspensão são a obtenção de melhores níveis de conforto do usuário e dirigibilidade do veículo em relação aos sistemas de suspensão passivo e semi-ativo, e a manutenção dos limites de deslocamento da suspensão. Inicialmente, são apresentados os modelos de suspensão ativa de um quarto de carro e carro completo, utilizados respectivamente como planta para o projeto dos controladores H-infinito e como modelo para as simulações dos sistemas de suspensão em malha fechada. Em seguida, o conjunto de controladores H-infinito e desenvolvido, baseado em especificações de projeto definidas, para posterior avaliação e comparação dos sistemas projetados. Verificações de robustez dos sistemas de suspensão ativos, utilizando-se da Análise-µ como ferramenta de avaliação, são feitas em conjunto com as análises de desempenho de cada sistema. A avaliação de desempenho dos sistemas é realizada tanto no domínio do tempo (avaliando-se angulações, velocidades, acelerações, defexões e energia do sistema) quanto no domínio da frequência (através da análise de densidade espectral de potência, ou Power Spectral Density (PSD), das acelerações verticais do veículo e do esforço de controle do atuador). A excitação do sistema é realizada por meio de distúrbios impostos às posições das rodas, dos tipos determinístico e estocástico, representativos de condições reais da aplicação de um veículo. O conjunto de controladores desenvolvido neste trabalho apresenta resultados satisfatórios para distúrbios de entrada do tipo determinísticos e estocásticos, com ganhos de desempenho dos sistemas de suspensão ativa em relação ao sistema passivo de referência de até 34; 92% para a métrica de avaliação do conforto do usuário, de 17; 23% para a métrica da manutenção da dirigibilidade, e de 43; 48% e 30; 10% para as métricas das acelerações dos ângulos de arfagem e de rolagem da carroceria, respectivamente. / This work presents the application of the H-infinity robust control theory into a non-linear model of active suspension system with a Tubular Permanent Magnet Actuator (TPMA). The main objectives in the application of the active suspension systems are the achievement of greater levels of comfort to the user and of road holding for the vehicle, when compared to the passive and semi-active suspension systems, besides the maintenance of suspension displacement limits. Initially are presented the active suspension models of a quarter-car and of a full-car, used respectively as a plant for the design of the H-infinity controllers and as a model for the simulations of the closed loop suspension systems. In the sequel, the controllers are developed, based on properly defined specifications, for further evaluation and comparison among the systems designed. Robustness verications of the active suspension systems, using the µ-Analysis as assessment tool, are performed together with the performance analysis of each system. The performance evaluation of the systems is performed both in the time domain (assessing angles, speeds, accelerations, dections and the energy of the system) and in the frequency domain (through the analysis of Power Spectral Density (PSD) of vertical accelerations of the vehicle and the control efort of the actuator). The excitation of the system is carried out by means of disturbances imposed to the vertical wheel\'s positions. Those disturbances are of deterministic and stochastic types, which are representatives of real working conditions of the vehicle. The set of controllers developed in this work presents satisfactory results for both deterministic and stochastic input disturbances, with performance gains of the active suspension systems in relation to the passive system of reference up to 34; 92%, 17; 23%, 43; 48% and 30; 10% respectively to the assessment metrics of user comfort, handling maintenance and acceleration of the pitch and roll angles of the chassis.

Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando o amortecedor magneto-reológico, sendo o controle proposto composto pela associação de duas estratégias de controle, o controle ótimo e o controle fuzzy. O Controle ótimo é utilizado para determinar a força a ser utilizada pelo amortecedor magneto-reológico, e o controle fuzzy é utilizado para determinar a corrente elétrica, a ser utilizada no amortecedor magento-reológico e é obtido considerando o modelo de Mandani. Para o controle fuzzy, são consideradas duas entradas, a velocidade de deslocamento do pistão do amortecedor e a força prevista pelo controle ótimo, e uma saída, a corrente elétrica [A]. Para demonstrar a eficiência do controle proposto são consideradas simulações computacionais, utilizando um modelo matemático não-linear de um quarto de veículo. A análise do desempenho do controle é realizada, considerando excitações provocadas por irregularidades na pista, as irregularidades são representadas por entradas tipo degrau, impulso e senoidal. As simulações computacionais são realizadas, utilizando o Matlab® e o Simulink. Os resultados das simulações demonstram que o controle proposto aumenta a segurança do veículo e melhora sua dirigibilidade, reduzindo o deslocamento vertical do conjunto eixo e roda e o espaço de trabalho do amortecedor, quando comparado como o sistema passivo. Também contribui com o conforto dos passageiros, reduzindo as oscilações da carroceria, mantendo os níveis de aceleração abaixo dos considerados desconfortáveis pela norma BS 6841, 1987. Para verificar o comportamento do controle proposto, diante de incertezas, são realizadas simulações computacionais, considerando a possibilidade de erros paramétricos. As simulações, considerando os erros paramétricos, demonstram que o controle ótimo, mesmo quando sujeito a incertezas, permanece sendo estável e ótimo. / This work presents a proposal for control of vehicular suspension using the magneto-rheological damper, the proposed control is composed by association of two control strategy, the optimal control and the fuzzy control. The optimal control is used to determine the power to be applied by the magneto-rheological damper, and the fuzzy control is used to determine the electric current to be used in the magneto-rheological damper and is obtained considering the Mandani's model. For the fuzzy control two inputs are considered, the velocity of the piston's damper and the force provided by the optimal control, and one output, the electric current [A]. To demonstrate the efficiency of the proposed control, computational simulations are considered using a nonlinear mathematical model for a quarter-car. The performance of the control is analyzed considering excitements provoked by irregularities in the track, the irregularities are represented by entrances step type, pulse and sinusoidal. The computational simulations are performed using the Matlab® and the Simulink. The results of simulations show that the proposed control increases the vehicle security and improves the drive ability by reducing the vertical wheel displacement and the workspace to be used by the damper when compared to the passive system. It also helps with the comfort of passengers, reducing the bodywork oscillations, maintaining levels of accelerating below considered uncomfortable by standard BS 6841, 1987. To verify the behavior of the proposed control, in the face of uncertainty, computational simulations are carried out, considering the possibility of parametric errors. The simulations, show that the Optimal Control, even when subject to uncertainties, remains stable and optimal.

Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando o amortecedor magneto-reológico, sendo o controle proposto composto pela associação de duas estratégias de controle, o controle ótimo e o controle fuzzy. O Controle ótimo é utilizado para determinar a força a ser utilizada pelo amortecedor magneto-reológico, e o controle fuzzy é utilizado para determinar a corrente elétrica, a ser utilizada no amortecedor magento-reológico e é obtido considerando o modelo de Mandani. Para o controle fuzzy, são consideradas duas entradas, a velocidade de deslocamento do pistão do amortecedor e a força prevista pelo controle ótimo, e uma saída, a corrente elétrica [A]. Para demonstrar a eficiência do controle proposto são consideradas simulações computacionais, utilizando um modelo matemático não-linear de um quarto de veículo. A análise do desempenho do controle é realizada, considerando excitações provocadas por irregularidades na pista, as irregularidades são representadas por entradas tipo degrau, impulso e senoidal. As simulações computacionais são realizadas, utilizando o Matlab® e o Simulink. Os resultados das simulações demonstram que o controle proposto aumenta a segurança do veículo e melhora sua dirigibilidade, reduzindo o deslocamento vertical do conjunto eixo e roda e o espaço de trabalho do amortecedor, quando comparado como o sistema passivo. Também contribui com o conforto dos passageiros, reduzindo as oscilações da carroceria, mantendo os níveis de aceleração abaixo dos considerados desconfortáveis pela norma BS 6841, 1987. Para verificar o comportamento do controle proposto, diante de incertezas, são realizadas simulações computacionais, considerando a possibilidade de erros paramétricos. As simulações, considerando os erros paramétricos, demonstram que o controle ótimo, mesmo quando sujeito a incertezas, permanece sendo estável e ótimo. / This work presents a proposal for control of vehicular suspension using the magneto-rheological damper, the proposed control is composed by association of two control strategy, the optimal control and the fuzzy control. The optimal control is used to determine the power to be applied by the magneto-rheological damper, and the fuzzy control is used to determine the electric current to be used in the magneto-rheological damper and is obtained considering the Mandani's model. For the fuzzy control two inputs are considered, the velocity of the piston's damper and the force provided by the optimal control, and one output, the electric current [A]. To demonstrate the efficiency of the proposed control, computational simulations are considered using a nonlinear mathematical model for a quarter-car. The performance of the control is analyzed considering excitements provoked by irregularities in the track, the irregularities are represented by entrances step type, pulse and sinusoidal. The computational simulations are performed using the Matlab® and the Simulink. The results of simulations show that the proposed control increases the vehicle security and improves the drive ability by reducing the vertical wheel displacement and the workspace to be used by the damper when compared to the passive system. It also helps with the comfort of passengers, reducing the bodywork oscillations, maintaining levels of accelerating below considered uncomfortable by standard BS 6841, 1987. To verify the behavior of the proposed control, in the face of uncertainty, computational simulations are carried out, considering the possibility of parametric errors. The simulations, show that the Optimal Control, even when subject to uncertainties, remains stable and optimal.

Este trabalho apresenta a aplicação da teoria de Controle Robusto H-infinito em modelo não linear de sistema de suspensão ativa com Atuador Tubular de Ímã Permanente (ATIP). Os principais objetivos na aplicação dos sistemas ativos de suspensão são a obtenção de melhores níveis de conforto do usuário e dirigibilidade do veículo em relação aos sistemas de suspensão passivo e semi-ativo, e a manutenção dos limites de deslocamento da suspensão. Inicialmente, são apresentados os modelos de suspensão ativa de um quarto de carro e carro completo, utilizados respectivamente como planta para o projeto dos controladores H-infinito e como modelo para as simulações dos sistemas de suspensão em malha fechada. Em seguida, o conjunto de controladores H-infinito e desenvolvido, baseado em especificações de projeto definidas, para posterior avaliação e comparação dos sistemas projetados. Verificações de robustez dos sistemas de suspensão ativos, utilizando-se da Análise-µ como ferramenta de avaliação, são feitas em conjunto com as análises de desempenho de cada sistema. A avaliação de desempenho dos sistemas é realizada tanto no domínio do tempo (avaliando-se angulações, velocidades, acelerações, defexões e energia do sistema) quanto no domínio da frequência (através da análise de densidade espectral de potência, ou Power Spectral Density (PSD), das acelerações verticais do veículo e do esforço de controle do atuador). A excitação do sistema é realizada por meio de distúrbios impostos às posições das rodas, dos tipos determinístico e estocástico, representativos de condições reais da aplicação de um veículo. O conjunto de controladores desenvolvido neste trabalho apresenta resultados satisfatórios para distúrbios de entrada do tipo determinísticos e estocásticos, com ganhos de desempenho dos sistemas de suspensão ativa em relação ao sistema passivo de referência de até 34; 92% para a métrica de avaliação do conforto do usuário, de 17; 23% para a métrica da manutenção da dirigibilidade, e de 43; 48% e 30; 10% para as métricas das acelerações dos ângulos de arfagem e de rolagem da carroceria, respectivamente. / This work presents the application of the H-infinity robust control theory into a non-linear model of active suspension system with a Tubular Permanent Magnet Actuator (TPMA). The main objectives in the application of the active suspension systems are the achievement of greater levels of comfort to the user and of road holding for the vehicle, when compared to the passive and semi-active suspension systems, besides the maintenance of suspension displacement limits. Initially are presented the active suspension models of a quarter-car and of a full-car, used respectively as a plant for the design of the H-infinity controllers and as a model for the simulations of the closed loop suspension systems. In the sequel, the controllers are developed, based on properly defined specifications, for further evaluation and comparison among the systems designed. Robustness verications of the active suspension systems, using the µ-Analysis as assessment tool, are performed together with the performance analysis of each system. The performance evaluation of the systems is performed both in the time domain (assessing angles, speeds, accelerations, dections and the energy of the system) and in the frequency domain (through the analysis of Power Spectral Density (PSD) of vertical accelerations of the vehicle and the control efort of the actuator). The excitation of the system is carried out by means of disturbances imposed to the vertical wheel\'s positions. Those disturbances are of deterministic and stochastic types, which are representatives of real working conditions of the vehicle. The set of controllers developed in this work presents satisfactory results for both deterministic and stochastic input disturbances, with performance gains of the active suspension systems in relation to the passive system of reference up to 34; 92%, 17; 23%, 43; 48% and 30; 10% respectively to the assessment metrics of user comfort, handling maintenance and acceleration of the pitch and roll angles of the chassis.