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Título: Estudo comparativo de modelos de pneus para aplicação em sistemas de controle de estabilidade
Autor(es): Souza, Igor Sales Bezerra
Orientador(es): Pinto, André Murilo de Almeida
Coorientador(es): Ávila, Suzana Moreira
Assunto: Dinâmica veicular
Segurança veicular
Veículos automotores
Data de apresentação: 19-Dez-2023
Data de publicação: 21-Mai-2024
Referência: SOUZA, Igor Sales Bezerra. Estudo comparativo de modelos de pneus para aplicação em sistemas de controle de estabilidade. 2023. 107 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Automotiva) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.
Resumo: Os pneus desempenham um papel crucial na dinâmica veicular, uma vez que são os ge radores de força nos veículos. Compreender como essas forças são geradas é de extrema importância para o projeto e desenvolvimento de subsistemas veiculares, tais como sus pensão, direção, transmissão, freios e sistemas de controle automotivo, os quais impactam diretamente a segurança dos veículos. Nesse contexto, foi realizado um estudo comparativo de modelos de pneu para aplicação em sistemas de controle de estabilidade. O objetivo foi desenvolver e avaliar 6 modelos de pneus baseados no modelo de escova e no modelo Proporcional-Saturação, otimizados para representar o pneu do veículo de referência mo delado pela Magic formula. Esses modelos seriam aplicados em veículos embarcados em ECU’s. Para realizar o estudo, foi desenvolvida uma arquitetura de simulação do modelo do veículo (3 graus de liberdade) e dos pneus no Matlab-Simulink. Esse modelo foi com parado com um modelo de 14 graus de liberdade do software de simulação automotiva VI-CarRealTime (VI-CRT) para validação. As manobras de Step Steer, série de Step Ste ers, Ramp Steer, Double Lane Change e Sine with Dwell foram escolhidas para a análise, pois elas excitam as dinâmicas básicas do veículo e, no caso do Sine with Dwell, fazem parte do ciclo de homologação de sistemas de controle de estabilidade. Os resultados mos traram uma correlação de 86% para manobras homologativas do controle de estabilidade entre o modelo de veículo desenvolvido e o modelo de referência do VI-CRT. Além disso, foi observado que os modelos menos complexos de pneus são capazes de representar as dinâmicas necessárias para o controlador. Como trabalho futuro, propõe-se representar mais condições de funcionamento dos pneus, como simular o comportamento do veículo com um pneu furado ou em final de vida, e estudar como o controle de estabilidade atua sob essas condições, assim como analisar o sistema veículo-pneu no domínio da frequência.
Abstract: Tires play a crucial role in vehicle dynamics as they are the force generators in vehicles. Understanding how these forces are generated is of utmost importance for the design and development of vehicle subsystems such as suspension, steering, transmission, brakes, and automotive control systems, all of which directly impact vehicle safety. In this con text, a comparative study of tire models for application in stability control systems was conducted. The objective was to develop and evaluate six tire models based on the brush model and the Proportional-Saturation model, optimized to represent the reference vehicle tire modeled by the Magic Formula. These models would be applied to vehicles embedded in Electronic Control Units (ECUs). To conduct the study, a simulation architecture of the vehicle model (3 degrees of freedom) and tires was developed using Matlab-Simulink. This model was compared with a 14-degree-of-freedom model from the automotive simu lation software VI-CarRealTime (VI-CRT) for validation. Maneuvers such as Step Steer, Series of Step steer, Ramp Steer, Double Lane Change, and Sine with Dwell were chosen for analysis, as they excite the basic dynamics of the vehicle, and in the case of Sine with Dwell and Double Lane Change, are part of the stability control system homolo gation cycle. The results showed a 86% correlation for homologation maneuvers of the stability control between the developed vehicle model and the VI-CRT reference model. Additionally, it was observed that less complex tire models are capable of representing the dynamics necessary for the controller. As a future work, it is proposed to represent more tire operating conditions, such as simulating vehicle behavior with a flat tire or at the end of its life, and studying how stability control operates under these conditions and also to analyse the vehicle-tire system in the freqeuncy domain.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2023.
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