Técnicas lineares de identificação de forças para sistemas automotivos

Abstract

O conhecimento das forças atuantes na suspensão de um automóvel de competição torna o acerto (setup) da suspensão do mesmo mais sistemático, menos dependente da habilidade do piloto em verbalizar como o carro está se comportando dinamicamente. Isto otimiza o tempo das equipes durante os treinos e testes. Devido à dificuldade e alto custo de se obter estas forças in loco, é oportuno a implementação de técnicas lineares de identificação de forças. O presente trabalho apresenta um modelo matemático overall capaz de analisar os seis graus de liberdade de um veículo (de acordo com a SAE) movido por forças externas. Este modelo, juntamente com uma técnica linear de identificação de forças, torna possível o conhecimento das constantes de rigidez generalizadas de um veículo. O modelo matemático proposto foi validado comparando as frequências naturais, de um sistema fictício, obtidas por ele com as frequências naturais obtidas por meio do método dos elementos finitos aplicado ao mesmo sistema fictício. Após a validação, um experimento computacional é realizado utilizando o modelo overall proposto com dados reais de um veículo. Os dados obtidos computacionalmente integrando a equação do movimento e prevendo as acelerações decorrentes a aplicação de uma força lateral são comparados com os dados obtidos por experimento feito em um veículo em situação de curva. Um problema inverso de identificação é apresentado, onde é possível a identificação dos coeficientes de rigidez generalizados tendo o conhecimento das acelerações atuantes no centro de gravidade do veículo. Durante o presente trabalho, uma breve discussão sobre os sistemas de suspensão, freios, body e motor é apresentada juntamente com as forças de operação dos mesmos. São também apresentadas algumas técnicas de modelagens de sistemas mecânicos restritas a sistemas lineares invariantes no tempo e as principais características de diversos métodos de identificação de forças.