Predicció del comportament dinàmic d'un vehicle

Abstract

“El comportament dinàmic d’un vehicle de carretera és una de les parts més importants de la seguretat activa d’un vehicle. Qualsevol vehicle donat, junt amb el seu conductor i entorn governant, forma un sistema de llaç tancat únic. La tasca d’avaluar el comportament dinàmic és, per tant, molt difícil degut a la interacció entre els elements del conjunt conductor-vehicleentorn, ja de per sí complexes. Una descripció completa i precisa del comportament del vehicle en carretera ha d’incloure necessàriament la informació obtinguda en una sèrie d’assajos de diversos tipus”. – ISO 4138: Passenger cars – Steady-state circular driving behaviour – open-loop test methods. A l’hora de produir un vehicle, s’ha de tenir la certesa, doncs, que el seu comportament dinàmic serà l’adequat, i això representa una sèrie d’assajos establerts, que impliquen un cost afegit al disseny del vehicle. Ara bé, mitjançant la simulació es poden reduir notablement el nombre d’assajos a l’hora de crear un nou vehicle. En aquest document es descriu l’anàlisi simplificat del comportament dinàmic d’un vehicle, basant-se sobretot en el model de la bicicleta, forma en que es coneix una modelització que consisteix en reduir el mateix vehicle a una bicicleta, sota certes condicions d’estat estacionari i acceleracions laterals petites, així com girs d’angle de roda petits. S’ha realitzat una implementació d’aquest model en Excel per a poder observar la resposta d’un automòbil de forma fàcil i ràpida, i més endavant s’ha analitzat l’estabilitat d’un vehicle en funció dels seus paràmetres més rellevants, usats en el model de la bicicleta, a partir de la linealització del model i l’anàlisi de valors propis de la matriu del sistema. Aquesta anàlisi paramètrica ha deixat en evidència la rellevància de la rigidesa dels pneumàtics d’un vehicle, que varia també amb la càrrega sobre cada un d’ells. Per aquest motiu, s’ha ampliat el model de la bicicleta per a poder considerar unes transferències de càrrega que afecten les rigideses dels pneumàtics, i s’ha implementat també aquesta modificació en Excel. Realitzada la simulació amb el model, i considerant la influència dels pneumàtics, s’ha creat una rutina per a donar uns valors inicials sobre els quals partir a l’hora de seleccionar els pneumàtics en el disseny d’un vehicle, a partir d’un procés d’escombratge iteratiu sobre uns intervals de rigideses fixats per l’usuari, i unes directrius de comportament dinàmic també establertes a priori. Amb aquesta aplicació facilitarà la tria de pneumàtics per a vehicles, i així reduir els costosos assajos que es realitzen en el món de l’automoció.