Desarrollo e implementación en vehículo experimental de un sistema de frenado con predicción de la adherencia y control continuo de presión
- Autores: Juan Jesús Castillo Aguilar
- Directores de la Tesis: Juan Antonio Cabrera Carrillo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Aparicio Izquierdo (presid.), Antonio Simon Mata (secret.), Miguel Sánchez Lozano (voc.), Fernando Viadero Rueda (voc.), Luis Emilio Velasco Sánchez (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El sistema de frenado es el principal componente de seguridad activa de los vehículos. La presente Tesis afronta la adaptación de un sistema de frenos antibloqueo basado en el uso de servoválvulas proporcionales para su instalación en vehículos. El uso de servoválvulas requiere de una nueva arquitectura del sistema de frenos que garantice la fiabilidad y durabilidad requeridas. El sistema propuesto genera la presión en el circuito de frenado y la regula en función de la referencia proporcionada por el conductor y de la adherencia disponible, convirtiéndose así en un sistema Brake-by-Wire. A su vez, posibilita el control manual del sistema de frenos en caso necesario.
El empleo de servoválvulas proporciona un control más preciso y rápido de la presión, se evita el bloqueo de las ruedas y con ello se reduce la distancia de frenado. Para el funcionamiento del sistema se ha desarrollado un nuevo bloque de control que permite determinar la presión óptima en el circuito de frenado. El nuevo control se basa en la utilización de la técnica de lógica borrosa. Mediante un algoritmo de estimación basado en filtro de Kalman extendido se obtiene la adherencia entre la rueda y la calzada y la velocidad del vehículo. Un bloque borroso detecta, a partir de los valores estimados, el tipo de calzada, obteniéndose a partir de este valor, y mediante una red neuronal artificial, el valor de deslizamiento que proporciona la mayor adherencia. Un último bloque, también basado en lógica borrosa, determina la presión óptima en el circuito de frenado.
Un componente fundamental del nuevo control es el bloque de estimación de presión. Los parámetros que definen a este bloque borroso han sido ajustados basándose en el conocimiento de un operador experto. La dificultad que engloba este proceso ha conducido a la programación de un método de optimización basado en algoritmos genéticos, que permite obtener dicho bloque sin necesidad de aportar conocimiento previo.
A partir de simulaciones con MATLAB®, haciendo uso de modelos simples de dinámica vehicular, y con un software comercial, CarSim®, se ha evaluado la respuesta de los algoritmos de estimación y las prestaciones alcanzadas con el nuevo sistema con cada uno de los bloques de estimación de presión.
La nueva arquitectura y control del sistema de frenado se ha instalado en un vehículo de ensayo diseñado y fabricado íntegramente en el Área de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Málaga. Para la realización y monitorización de ensayos de frenado se ha dotado al vehículo de los sensores, sistema de adquisición de datos y de programación del algoritmo de control necesarios. Estos trabajos han permitido la realización de ensayos en pista, donde se han verificado los buenos resultados obtenidos en estudios previos y en las simulaciones, y con ello la viabilidad de la nueva propuesta.
