Controle preditivo aplicado a um modelo não linear de suspensão automotiva semiativa com amortecedor magneto-reológico

Abstract

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta para o controle de um sistema de suspensão veicular semiativo utilizando um amortecedor magneto-reológico e um controlador baseado na técnica de controle preditivo baseado em modelo (MPC – Model-Predictive Control). O princípio de funcionamento dos amortecedores magnetoreológicos é evidenciado e o modelo de Bouc-Wen modificado é utilizado no trabalho. O controlador MPC é projetado para produzir a força ideal a ser utilizada pelo amortecedor, assegurando que a magnitude das forças calculadas pela lei de controle satisfaça às restrições físicas de passividade do amortecedor. A tensão requerida para o amortecedor MR produzir a força de controle estimada pelo controlador MPC é calculada por um algoritmo de controle clipped-optimal. Um modelo matemático não linear de um quarto de veículo com 2 graus de liberdade é utilizado e o desempenho do controle MPC proposto para o sistema de suspensão semiativa é investigado através de simulações numéricas e comparado com o desempenho do controlador LQR. Realiza-se a análise do desempenho dos controladores considerando excitações de estrada com perfil rampa, lombada, buraco e senoidal. Os resultados das simulações demonstram que o controle MPC proposto com malha de controle interna reduz as oscilações na carroceria, mantendo os níveis de aceleração abaixo dos considerados desconfortáveis pela norma BS 6841 (1987), contribuindo para o conforto dos passageiros. Também contribui com o aumento da segurança do veículo e melhora sua dirigibilidade, reduzindo o deslocamento vertical do conjunto eixo e roda e o espaço de trabalho do amortecedor. Além disso, o MPC mostra-se mais eficiente, reduzindo o consumo de energia pelo amortecedor.