Orientadores: Douglas E. Zampieri, Pedro L. D. Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T16:33:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camino_JuanFrancisco_M.pdf: 7058958 bytes, checksum: 5256abec9d10910df3ef7cf1cd7fe02f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Esta dissertação apresenta aplicações das teorias de controle 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ via desigualdades matriciais lineares, e da parametrização de Youla em suspensões ativas. São abordados três modelos dinâmicos diferentes: o unidimensional, o bidimensional, e o tridimensional. Não foi considerada a implementação prática dos controladores projetados, restringindo-se o trabalho às análises comparativas das técnicas utilizadas. Os problemas clássicos de controle 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ por realimentação completa de estado, obtidos a partir da solução de uma equação do tipo Riccati, são convertidos em problemas convexos similares, podendo assim ser resolvidos por um conjunto de desigualdades matriciais lineares (LMI's). Este novo problema permite levar em consideração num sistema incertezas paramétricas descritas por um domínio poliedral convexo limitado. A parametrização de Youla também é investigada. Esta metodologia pode ser vista como ponto de partida para outras técnicas, pois possibilita investigar o limite de desempenho do sistema. A abordagem aqui desenvolvida não leva em consideração incertezas paramétricas (mas poderia considerá-Ias) e é aplicada unicamente no sistema unidimensional. Os modelos dinâmicos da suspensão veicular são levantados utilizando-se as equações de Newton-Euler. As hipóteses adotadas são: amortecedor, mola e atuador como sendo ideais, e movimento de corpo rígido. O modelo unidimensional possui dois graus de liberdade, um para o eixo e outro para o corpo principal. O modelo bidimensional inclui a mais o modo de balanço. O modelo tridimensional, permite investigar todos os modos de corpo rígido. Simulações numéricas são efetuadas para cada um dos modelos dinâmicos levantados. As análises comparativas são baseadas na tríade força de controle, espaço de trabalho da suspensão e dirigibilidade / Abstract: This thesis presents an analysis of the 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ robust control theory via linear matrix inequalities, and an approach by Youla parametrization of the closed loop transfer matrix, applied to the design of three different vehicular suspension models. The focus is on comparative analyses of the techniques employed rather than on a specific practical implementation. The classical 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ optimal control problem through full state feedback, obtained from the solution of a Riccati type equation, can be turned into similar convex problems, which can be solved by a set of linear matrix inequalities. This procedure permits to take into account parametric uncertainties in the system, analyzing the uncertainty space by computing only the vertices of a polyhedral convex bounded domain. An optimal control technique via Youla parametrization is aIso analyzed. This approach can be viewed as a benchmark for other techniques. ln the specific problem here solved, uncertainties are not taken into account, but this could be done. This technique is only applied to a quarter-car model, the simplest one. The dynamic models of the vehicular suspension are built by using Newton-Euler's law. Some assumptions have been adopted, such as ideal dampers, spring stiffness, and band width actuators, and rigid body motion. The first suspension modeI is unidimensional, with two degrees of freedom - one for the body mass mode, and another for the axle mass mode. The second modeI is twodimensional, permitting to analyze the pitch mode. The last one, treedimensional, permits to investigate all the rigid body modes. Numerical results are carried out for the three models, within the whole span of uncertainties. The comparative analyses are based on the trade-off between the control force, the suspension stroke, and the road-holding ability / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Pablo Siqueira Meirelles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:26:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_RobertoLuisde_M.pdf: 2111156 bytes, checksum: 0673c52c0192cecc5142208203b6adfb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle para um modelo de suspensão hidropneumática concebido para carretas agrícolas. A partir de um modelo não­ linear de um quarto de veículo com dois graus de liberdade foram implementados dois sis­temas de controle, um ativo e outro semi-ativo, ambos baseados na estratégia de controle Skyhook. Considerando-se duas excitações, uma do tipo degrau com amplitude de 40[mm]e outra do tipo variável com amplitudes contidas numa faixa de variação de +/- 30[mm], foram realizadas simulações para três situações diferentes: Com a massa suspensa na condição de carga mínima, na condição de carga média e na condição de carga máxima. Com desempenho próximo ao obtido para o sistema ativo no quesito isolação de vibrações, quando comparado com o caso passivo, o sistema semi-ativo não apresentou deteriorações significativas no mo­ vimento da massa não-suspensa. Foi mostrado que para a aplicação considerada o sistema semi-ativo mostrou ser a melhor opção, uma vez que é mais confiável e apresenta um custo de implementação mais baixo do que um sistema ativo / Abstract: This study deals with the development of a control system suited for a Hydropneumatic Suspension System designed for use in Agricultural Devices. Using the Skyhook Control methodology, two control systems are designed for a quarter car non-linear model, an active and a semi-active one. For performance measurement, two kinds of road excitation sources are considered: a 40[mm] amplitude bump and a variable road profile with amplitude range from -30 to +30[mm]. The simulations take into account three different situations: maximum sprung mass loading, minimum sprung mass loading and medium sprung mass loading. The resulting performance of the semi-active system was almost as good as the performance achieved by the active system and much better than the performance of the passive one. Since the semi-active system is more reliable and has a smaller implementation cost than the active one, for the application concerned it resulted to be the best solution / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Douglas Eduardo Zampieri / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T15:51:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_PauloSergioLima_M.pdf: 7176382 bytes, checksum: 382a907d22963bc53b27c051d42f780f (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: É feito um estudo sobre a dinâmica de um modelo plano de um trator no qual é introduzido um eixo dianteiro. Considerando os modelos com e sem implemento agricola são introduzidos elementos ativos na suspensão e no elemento de ligação do implemento com o corpo do veículo. Verificando a controlabilidade e observabilidade do sistema e utilizando a teoria de controle ótimo, é aplicada a equação de Riccati para obtenção da lei de controle dos elementos ativos baseada na realimentação dos estados do sistema. As matrizes de ponderação, utilizadas na função custo do tipo integral quadrática, são obtidas a partir de parâmetros que representem o comportamento desejado do sistema. Considerando o conforto e a segurança do veículo, as matrizes de ponderação são obtidas representando-se a aceleração vertical do corpo do trator e as forças de contato dos pneus dianteiro e traseiro. São também consideradas as ponderações do espaço de trabalho da suspensão e o movimento do implemento. A influência destas ponderações sobre os autovalores e autovetores do sistema é, também, analisada. Finalmente, compara-se a resposta do sistema ao degrau considerando-se a suspensão e o elemento de ligação implemento/trator totalmente passivos e totalmente ativos / Abstract: The dynamics of a two dimensional tractor model with a frontal axle is studied. Active elements are introduced in the suspension and in the tractor body-implement linking element considering the model with and without implement. Verifying the system controllability and observability and using optimal control theory, Riccati equation is applied in order to obtain the control law of the active elements. The weighting matrices, used in the quadratic integral cost function, are obtained from the parameters that represent the desired behaviour of the system. Considering comfort and safety, the weighting matrices are obtained representing the verticalaccelerationof the tractor bodyand the contactforces of the ITontand rear tires as a vector multiplied by the state vector. The weighting matrices of the suspension working space and the movement of the implement are also considered. The effect of each weighting matrix on the eigenvalues and eigenvectors of the system is analyzed. The response of the active system to external excitation is compared to that obtained considering passive elements in the suspension and in the tractor body-implement linking element / Mestrado / Mecanica dos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T05:45:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_FernandaCristina_D.pdf: 2997267 bytes, checksum: d232b968b2a0c38ad71028200424345b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O considerável aumento de automóveis tem causado graves efeitos ao meio ambiente e para o homem, fato este que incentiva a pesquisa pela obtenção de formas de energia mais limpa. A adoção da tecnologia propulsora híbrida veicular tem contribuído para a redução da agressão causada pelos automóveis ao meio ambiente. O termo "híbrido" deriva da combinação de duas ou mais fontes de potência, sendo que a combinação mais comum se faz através de um motor de combustão interna (MCI), comumente usado em veículos convencionais, com o conjunto bateria e motor elétrico (ME) usados nos VEs (Veículos Elétricos). Em geral, a principal razão para usar a arquitetura híbrida elétrica é o grau de liberdade adicional devido à presença de uma fonte de energia adicional além do tanque de combustível; isto implica que, a cada instante, a potência necessária pelo veículo pode ser fornecida por uma dessas fontes, ou por uma combinação das duas. Escolher a combinação correta é normalmente uma tarefa complexa. Dentro desse contexto, neste trabalho é realizado o desenvolvimento e a análise das estratégias de gerenciamento de potência em um VEH a fim de minimizar o seu consumo de combustível e consequentemente suas emissões. São desenvolvidas duas estratégias de gerenciamento, a primeira baseada em regras e a segunda utilizando sistemas fuzzy. Além disso, também é realizado o controle interno do motor a combustão, de forma que este opere, na maior do tempo, em regiões que tenham um menor consumo específico. Por meio da utilização das estratégias de gerenciamento de potência aliadas ao controle do motor a combustão é possível obter uma considerável economia de combustível. Comparando-se as duas estratégias desenvolvidas, a estratégia baseada em fuzzy é a que proporcionou melhor economia de combustível / Abstract: The considerable increase of automobiles has caused serious effects to the environment and to man; this fact encourages research by obtaining forms of cleaner energy. The adoption of hybrid vehicle propulsion technology has contributed to the reduction of aggression caused by car to the environment. The term "hybrid" derives from the combination of two or more power sources, and the most common combination is by of the engine (MCI), commonly used in conventional vehicles, together with the battery and motor electric (ME) used in EVs (Electric Vehicles). In general, the main reason to use the architecture electric hybrid is the additional degree of freedom due to the presence of an energy source plus additional fuel tank, this implies that, at each instant, the power required the vehicle may be provided by one of these sources, or a combination of both. Choose the correct combination is usually a complex task. Within of this context, this work development is undertaken and analysis of strategies for power management in a VEH in order to minimize fuel consumption and thus emissions. Two management strategies are developed, the first is based in rules and the second is based in fuzzy systems. Furthermore, it is also performed internal control engine combustion of so that it operates at greater time in regions having lower specific fuel consumption. Through the use of power management strategies coupled with the motor control combustion is possible to obtain a considerable saving of fuel. Comparing the two strategies developed, the strategy based on fuzzy is that provided better economy fuel / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientadores: Oscar A. Braunbeck, Paulo Sérgio G. Magalhães / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:11:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantosNeto_CarlosRodriguesdos_D.pdf: 9737086 bytes, checksum: 98cdfa2418494f6470bfeaf9648b17f5 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A deficiência direcional de equipamentos agrícolas autopropelidos restringe o seu uso em terrenos onde a declividade é superior a 12%, inibindo um processo de mecanização agrícola adequado.Partindo-se de um veículo equipado com um sistema de direção e propulsão atuando nas quatro rodas foi desenvolvido um estudo sobre o comportamento do ângulo de esterçamento nas rodas dianteiras e traseiras necessário para manter o veículo em sua trajetória desejada. Para tanto, as forças que agem no movimento do veículo foram determinadas, principalmente as forças laterais geradas no contato do pneu com o solo. Estas forças foram medidas com o auxílio de uma roda dinamométrica em diversas condições de carregamento, superfície, ângulo de esterçamento e pressão de inflação do pneu.Os resultados obtidos revelam que o aumento do ângulo de esterçamento da roda direcional aumenta a força transversal que atua sobre o pneu e que o tipo de piso de tráfego e de cobertura tem grande influência na deformação transversal do pneumático, pisos mais firmes permitem aumento mais linear da força transversal, a variação de pressão e de carga vertical também causa alteração neste comportamento principalmente quando se trata de pisos macios com e sem cobertura. A ação de uma força longitudinal no rodado oriunda do torque aumenta a rigidez ocasionando uma diminuição na deformação da linha equatorial do pneu, minimizando a deriva. Com o intuito de contribuir com o aprimoramento do desempenho direcional de veículos agrícolas foi desenvolvido um modelo para predizer a força transversal desenvolvida na interfase pneu-solo em função do ângulo de esterçamento, o tipo de piso, a pressão de inflação e a carga vertical aplicada ao pneu / Abstract: Directional disability of self-propelled vehicles restricts their use in agricultural land where the slope exceeds 12%, inhibiting a process of appropriate agricultural mechanization. A study was conducted on the steering ability of a vehicle having four wheel drive and four wheel steering. For that purpose the forces acting on the vehicle were determined, especially the lateral forces generated by the tire in contact with the ground. These forces were measured with the aid of a gage wheel under varying conditions of loading, surface type, steering angle and internal pressure. The results show that the increase of the steering angle of the wheel increases the lateral force acting on the tire. The type of traffic ground and its coverage have great influence on the lateral deformation of the tire; firmer soils allowed more linear increase of the transversal force under the increase of the steering angle. The variation of the tire pressure and vertical load applied to it also causes changes in steering behavior especially when it comes to soft soils with and without coverage. The action of a longitudinal force coming from the torque applied to the wheel increases the stiffness of the tire causing a decrease in the deformation of the equatorial line of the tire, minimizing the drift. In order to contribute for the improvement of the steering performance of agricultural vehicles a model was developed to predict the lateral force developed at the tire-soil interphase depending on the steering angle, the floor type, inflation pressure and vertical load applied to the tyre / Doutorado / Maquinas Agricolas / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Ely Carneiro de Paiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T23:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cordeiro_RafaeldeAngelis_M.pdf: 9321021 bytes, checksum: ff7bb113095dc020ed982e7d7c28311a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Veículos terrestres autônomos tem recebido uma atenção especial dos estudos de robótica nos últimos anos. Suas aplicações incluem segurança na condução, exploração de locais inóspitos e automatização agrícola. O enfoque deste trabalho situa-se no projeto VERO, em parceria com o CTI, e tem por objetivo o desenvolvimento de aplicações de controle de trajetória para um veículo do tipo todo-terreno. Para tal, um modelo completo (dinâmico e tridimensional) é desenvolvido, com uma atenção especial para os modelos de interação entre solo e pneu, responsáveis pelas forças não lineares atuantes sobre o veículo. Em seguida, dois modelos reduzidos e linearizados são obtidos e estes são utilizados para a síntese de controladores LQR. Uma comparação entre os controladores é realizada e a resposta de um deles é detalhada para uma análise sobre a influência das características do modelo veicular sobre o controle do veículo. Por fim, três abordagens são propostas para melhorar a resposta obtida pelos controladores / Abstract: Autonomous ground vehicles have received special attention from robotics studies in past years. Their applications include advanced driver assistance systems (ADAS), exploration of inhospitable environments and harvest autonomous machines. In partnership with CTI, this master's thesis focuses in the development of path tracking controllers applied to off-road vehicles. In order to simulate vehicle characteristics, a complete three-dimensional nonlinear dynamic model was proposed with emphasis on tire-road interaction models, which are responsible for most of the vehicle's nonlinearities. In sequence, two vehicle reduced linear models are presented and applied to synthesize LQR controllers, whose results are compared. One of them was chosen to analyze the effect of vehicles's three-dimensional dynamics on path tracking control. Finally, three different approaches are proposed to enhance controllers performance / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Engenharia Mecânica