Desenvolvimento de um controlador supervisório com máquinas de estado aplicado a veículos comerciais com sistema de hibridização hidráulico-pneumático

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gama, Artur Tozzi de Cantuaria
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216315
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.
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Nas soluções híbridas hidráulicas mais comuns, uma bomba/motor hidráulica é utilizada para aplicar um torque de frenagem e carregar os acumuladores hidráulicos, que possuem alta densidade de potência e são capazes de absorver parte da energia cinética disponível. Esta ideia é expandida no caso em estudo com a inclusão de um compressor de ar acoplado à um motor hidráulico presente no circuito proposto para carregamento dos reservatórios de ar comprimido, para que também se possa recuperar energia potencial quando o veículo trafega por longos períodos em declive. O uso deste circuito hidráulico exige que o sistema seja capaz de tomar decisões sobre quando e como aplicá-lo para atender aos pedidos de aceleração e frenagem do motorista, deste modo um modelo matemático do sistema disponível em MATLAB/Simulink® é usado para a implementação de um controlador supervisório heurístico responsável por identificar o estado de operação do veículo e ativar os modos de operação adequados. Com o intuito de desenvolver uma estratégia para ser utilizada em diferentes ciclos de condução, será apresentado um método de avaliação do sistema fundamentado em máquinas de estado, mais especificamente na teoria do statechart e implementada no modelo com auxílio da biblioteca Stateflow®, que por ser uma ferramenta visual, auxilia no processo de detalhamento do controlador e facilita a modificação de parâmetros e implementação dos modos de operação e a sua integração com os componentes do sistema. Por fim, serão apresentados resultados de simulações e análises sobre o comportamento do veículo e desempenho do sistema hidráulico-pneumático em diferentes ciclos de trabalho para confirmar a aplicabilidade da proposta.Abstract: Aiming to reduce the consumption of fossil fuels, one focus in engineering is the study of alternative or hybrid solutions for motor vehicles. This study is based on a parallel hydraulicpneumatic hybrid proposal for trucks and buses for energy recovery during periods of braking for later reuse in the generation of compressed air and acceleration. In most hybrid hydraulic solutions, a pump/motor is used to apply a decelerating torque and charge the hydraulic accumulators, that have high power density and are capable of absorbing part of the available kinetic energy. This idea is expanded in the case under study through the inclusion of an air compressor coupled to a hydraulic motor present in the proposed circuit to charge the air reservoirs, so that the potential energy available when the vehicle travels on a slope for long periods can also be recovered. The usage of this hydraulic circuit depends on the system capability to decide when and how to apply it to meet the driver?s acceleration and braking demands, therefore a mathematical model of the system available on MATLAB/Simulink® is used for the implementation of a heuristic supervisory control that shall identify the vehicle?s operating states and activate the appropriate operating modes. In order to develop a strategy to be used on different drive cycles, a method to evaluate the system will be presented based on state machines, more specifically on the statechart theory and implemented in the model with aid of the Stateflow® library, that, since it is a graphical tool, assists the process of detailing the controller and facilitates parameters modifications, operating modes implementation and system integration. Finally, the results obtained through simulations will be shown, as well as an analysis of the vehicle behavior and the hydraulic-pneumatic system performance under different work cycles to confirm the applicability of the proposal.De Negri, Victor JulianoBravo, Rafael Rivelino da SilvaUniversidade Federal de Santa CatarinaGama, Artur Tozzi de Cantuaria2020-10-21T21:28:09Z2020-10-21T21:28:09Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis143 p.| il.application/pdf370406https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216315porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:28:09Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/216315Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:28:09Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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