Análise computacional de um controlador PID aplicado a uma suspensão ativa veicular

Abstract

A suspensão ativa veicular é um modelo de suspensão automotiva com auxílio de eletrônica embarcada com objetivo de aprimorar o conforto interno ao passageiro e a segurança veicular na condução do veículo. Este trabalho aborda este sistema aplicado primeiramente em um modelo reduzido de veículo com apenas dois graus de liberdade. A entrada do sistema de suspensão é uma lombada padronizada pelo Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN). O controlador utilizado é o proporcionalintegral- derivativo (PID). A solução desta investigação aponta para redução de 88% na amplitude máxima de deslocamento linear. Esta análise comprova os critérios de controle essenciais estabelecidos pelo ajuste fino do controlador para reduzir as amplitudes máximas de deslocamento da massa suspensa. Dessa forma, uma segunda análise avalia este controlador aplicado nas quatro rodas de um veículo completo, composto de sete graus de liberdade, na mesma condição de entrada. Nesta situação, o controle é realizado de forma independente entre os atuadores, com as incógnitas avaliadas nas extremidades do veículo. Os resultados aprovam o uso deste controlador nesta segunda observação devido a diminuição de 87% no deslocamento linear e 88% no deslocamento angular. Outro teste é apurado com a mesma suspensão para verificar a funcionalidade do sistema sob a condição severa de excitação de pista com perfil de via aleatório. Mesmo assim, nesta circunstância mais severa, o atuador é capaz de controlar e reduzir as vibrações do modelo. Em vista da necessidade de equilibrar o desempenho do sistema ativo com a energia consumida, os valores de força e potência de controle em cada roda são apresentados. Estes dados são avaliados e uma limitação máxima de força de 5.000 newtons é implementada. Os valores atualizados demonstram uma redução média de 50% de potência dos controladores sem influenciar demasiadamente o conforto interno veicular. Portanto, comprova-se o potencial da suspensão ativa como uma tecnologia veicular acessível para os futuros modelos de carros.