Modelagem dinâmica do comportamento de amortecedores magnetoreologico para aplicação em suspensão veicular semi-ativa

Abstract

O programa Rota 2030 visa incentivar a inovação brasileira por meio do financiamento da pesquisa em temas de relevância no setor. Reconhecendo a importância do aperfeiçoamento do sistema de suspensão para os aspectos de conforto e segurança de um veículo, a busca por novos métodos e tecnologias na área de suspensões veiculares se apresenta como uma escolha viável de pesquisa. Nesse contexto entram os amortecedores semi-ativos. Aliados a uma estratégia de controle adequada, eles podem modificar as características de amortecimento em tempo real para fornecer uma viagem com segurança e conforto superiores as possíveis com suas contra-partes passivas. Com base nas razões explicadas, esse trabalho se buscou entender melhor a escolha de parâmetros de rigidez de mola e coeficientes de amortecimento, como são impostos seus limites baseado nas estrategias de controle utilizadas. Para esse fim criou-se um mapa de resposta para as propriedades usuais de um carro de passeio e um amortecedor semi-ativo baseado na família de amortecedores magneto-reológicos, o tipo de amortecimento semiativo identificado como a escolha mais razoável para esse proposito. Por conta dessa escolha, também foi investigado o desempenho obtido pela aplicação dessas estratégias de controle num sistema com um modelo de um amortecedor magneto-reológico realista. A primeira etapa foi identificar métricas adequadas para medir as qualidades de conforto e segurança, tendo sido selecionadas "Ride RMS" e "Road Holding" respectivamente, dois valores comumente utilizados na literatura para esses fins. A segunda etapa foi identificar as equações que regem o modelo de 1/4 de veículo, o modelo mais simples capazes de avaliar as métricas escolhidas, e utilizar a já existente solução analítica no caso do amortecimento passivo para criar um mapa de resposta. Elaborou-se também a solução numérica das equações e usou-se a solução analítica para validar os resultados. Também nessa etapa se elaborou o modelo de 1/2 de veículo, para uso em etapas posteriores. Na terceira etapa identificou-se quais esquemas de controle para suspensão semi-ativa eram de grande relevância, tendo sido escolhidos os os esquemas de controle Skyhook e Groundhook. Alterou-se a solução numérica passiva para incluir o comportamento de uma suspensão semi-ativa que obedece a esses esquemas de controle. Validou-se a solução com base em resultados existentes na literatura, e elaborou-se o mapa de resposta para cada esquema de controle empregado no trabalho. O quarto passo foi comparar os resultados do semi-ativo com o passivo. O quinto passo foi modelar as dinâmicas do amortecedor magneto-reológico e validar os resultados com a literatura. O sexto passo foi observar as diferenças entre os modelos que utilizam um amortecimento tradicional e um magneto-reológico. O último passo foi estender a analise do amortecedor magneto-reológico para um modelo de 1/2 veículo. Concluiu-se que as regiões de mínimo estão em lugares diferentes no mapa de resposta e que há um ganho generalizado no uso de suspensões semi-ativas com esquemas de controle Skyhook e Groundhook. Também concluiu-se que os amortecedores magneto-reológicos são mais difíceis de controlar, e isso levou a uma degradação de performance comparado ao amortecimento passivo comparado. Os esquemas de Groundhook e Skyhook não foram capazes de reduzir as vibrações tão bem quanto esperado no modelo de 1/2 veículo testado. Porém, essas características foram avaliadas em apenas uma configuração de veículo, com a possibilidade de um ganho de desempenho pelo uso desses sistemas existindo caso se troque a configuração.