Diferencial Eletronico

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variações paramétricas, assim como perturbações externas. Considerando estes requisitos e o fato do veículo poder apresentar comportamentos não-lineares, é possível partir da técnica de controlo por modo de deslizamento – sliding mode.

O controlo SMC – Sliding Mode Control consiste em escolher a superfície de deslizamento que melhor representa o erro entre o valor de referência e o valor atual da variável a controlar, derivando de seguida a lei de controlo recorrendo ao critério de estabilidade de Lyapunov. A trajetória do sistema deve assim convergir para a superfície de deslizamento em tempo finito, mantendo-se nessa superfície mesmo que existam perturbações ou imprecisões no modelo utilizado. Quando essa mesma trajetória estiver na superfície, toda a dinâmica em malha fechada do sistema passa a ser governada pelas equações que a definem. Assim, e tendo em conta que os parâmetros que definem a superfície de deslizamento são escolhidos no projeto do controlador, a dinâmica em malha fechada nunca dependerá nem de perturbações, nem de variações paramétricas, conferindo assim a robustez exigida ao controlador.

Assim sendo, tendo por base a ideia de controlo do SMC, as duas referências de binário distintas são geradas com base no Yaw Rate e no Side-Slip do veículo. De fato, quando é aplicado um determinado ângulo de direção, as variáveis Yaw Rate e ângulo de Side-Slip que daí resultam têm uma resposta conhecida, que depende também da velocidade longitudinal e dos parâmetros do veículo. Com isto é possível determinar com precisão qual a diferença de binários a aplicar em cada roda para que a curva possa ser feita pelo veículo. No entanto, esse sinal de referência é limitado pelos valores máximos de Yaw Rate que permitem que a manobra de curvatura seja feita em segurança. Desta forma, posteriormente é possível projetar o controlador de movimento completando três fases importantes: definir o modelo matemático do veículo, definir o modelo de referência das variáveis a controlar e definir a lei de controlo.

3.4 - Controlo dos motores

Para controlar os motores podem ser utilizadas duas filosofias diferentes de controlo vetorial, que são eficientes tanto em regime permanente como em regime dinâmico: Field Oriented Control (FOC) e Direct Torque Control (DOC). Quando comparado com o DTC clássico, o FOC apresenta resultados com menor variação de binário, frequência de comutação constante e resposta dinâmica de binário um pouco mais lenta. Em ambas as filosofias é possível controlar de forma independente o binário e o fluxo. Esta independência é conseguida através da divisão das correntes nos estatores dos motores em duas componentes: Id (responsável pelo fluxo) e Iq (responsável pelo binário). No entanto, para que estas correntes possam ser obtidas, é necessário conhecer a posição atual do motor, recorrendo a sensores de velocidade e/ou estimadores.

Um tipo de motor capaz de desempenhar as funções necessárias no diferencial eletrónico é o motor de ímanes permanentes. Os motores síncronos de ímanes permanentes são compostos por um rotor, onde estão contidos os ímanes permanentes, e por um estator, com enrolamentos de três fases distribuídos de forma proporcional. Na qualidade de máquina síncrona, a velocidade de rotação do seu rotor é proporcional à frequência do campo girante presente. Esta proporcionalidade pode ser traduzida pela seguinte equação:

w=f/p

Onde f é a frequência elétrica do motor, w é a velocidade mecânica e p é o número de pares de pólos do motor.

Existem dois referenciais que são normalmente utilizados no processo de modelação destes motores. O referencial rotativo do rotor, obtido através da transformada de Park, e o referencial estacionário associado ao estator, obtido através da transformada de Clarke. A seguinte figura ilustra os três enrolamentos que constituem o estator do motor e as grandezas trifásicas abc, juntamente com o referencial estacionário, representado na figura por ab, e o rotativo, representado como dq.

Ilustração 2 - diferentes referenciais utilizados na modelização do motor eléctrico

3.5 - Procedimentos de Teste

Após o desenvolvimento de qualquer controlador para os veículos automóveis este pode ser testado recorrendo a um conjunto de testes comuns. Este conjunto é constituído pelos seguintes:

- Manobra J-Turn. Esta manobra consiste na condução do veículo em linha reta durante um determinado período de tempo, iniciando posteriormente o processo de curvatura, mantendo-se um ângulo de variação fixo até ao final da manobra. Este procedimento é utilizado para caracterizar o comportamento do veículo em curva durante os regimes transitórios e permanentes.

- Sine steer com amplitude crescente. Nesta manobra, é aplicado ao sistema de direção um sinal sinusoidal com amplitude crescente, até ao limite de estabilidade do veículo. Uma vez definida a velocidade inicial para iniciar a manobra, a força de tração é mantida constante durante a sua execução. Assim, e como consequência do aumento da amplitude do sinal, a resistência de curvatura faz com que a velocidade longitudinal do veículo diminua no decorrer do teste.

- Double Lane Change (DLC). Esta manobra permite avaliar o comportamento do veículo quando este é submetido a uma situação semelhante a uma ultrapassagem: mudança de via de trânsito e posterior retorno à via de trânsito original. Este procedimento permite tirar conclusões sobre a dinâmica lateral do veículo. De fato, em algumas situações o veículo pode entrar em situação de understeer (situação na qual o veículo não consegue acompanhar a curvatura da via e segue fora da via) e oversteer (situação onde o veículo assume um ângulo de curvatura superior à da via e pode entrar em movimento designado por pião).

Como podemos concluir, após a submissão do controlador a este conjunto de testes podemos verificar se este apresenta ou não as características necessárias para ser implementado, garantido um nível de segurança adequado.