Análise e validação numérica de modelos dinâmicos veiculares para aplicação em sistema de controle de estabilidade

Abstract

O estudo da dinâmica veicular lateral é essencial para a análise do comportamento do veículo em curvas e capaz de identificar condições instáveis como a derrapagem e o capotamento lateral. Os principais parâmetros avaliados nesta dinâmica se tratam do ângulo de deslizamento lateral, da taxa de guinada e da taxa de rolagem do veículo, que são cruciais para o funcionamento do sistema de controle eletrônico de estabilidade (ESC). O modelo teórico veicular, no que lhe concerne, é representado por diversas equações que regem seu movimento. Neste cenário, softwares como o VI-CarRealTime da VI-Grade consolidados no setor automotivo permitem uma análise completa da dinâmica de veículos. Por outro lado, é realizada a simplificação do modelo veicular completo através do modelo bicicleta para investigação de dinâmicas específicas, assim, a representação dos movimentos do veículo é limitada com menor número de graus de liberdade. A análise para dinâmica lateral parte do modelo de 2 graus de liberdade, que consiste no movimento lateral e de guinada, para o modelo de 3 graus de liberdade, que acrescenta a rolagem do chassi, até o modelo de 6 graus de liberdade, que inclui a dinâmica longitudinal e das rodas. Os pneus também possuem um papel significativo para a dinâmica e são modelados, portanto, com base na Magic-Formula cujos parâmetros utilizados provem de testes experimentais. As manobras selecionadas para análise baseiam-se em testes padrões realizados pela indústria automotiva. A correspondência da resposta dinâmica com o veículo real precisa ser garantida, para isso, a correlação dos modelos teóricos como modelo computacional consolidado do VI-CarRealTime é realizada para a validação. Logo, os resultados comparativos se destacam pelos direcionamentos corretos dos sinais e pela correlação bem sucedida das variáveis de rolagem e das forças laterais geradas nos pneus, em contrapartida, as considerações adotadas pelas simplificações impactaram na dinâmica longitudinal que, consequentemente, afetaram determinados sinais de velocidade longitudinal, deslizamento lateral e taxa de guinada.