Modelagem e controle de uma suspensão regenerativa semiativa pneumática através de pneumática digital

Abstract

Considerando a grande utilização do transporte rodoviário no cenário mundial e a constante demanda por veículos com maior eficiência energética, o presente trabalho tem o objetivo de analisar o comportamento de uma suspensão regenerativa pneumática acoplada a um fuso de esferas recirculantes a partir de um modelo de meio carro e propor um sistema de controle baseado em pneumática digital buscando avaliar o potencial de coleta de energia disponível e o comportamento dinâmico da suspensão. O modelo matemático é desenvolvido através de técnicas baseadas na Termodinâmica e Segunda Lei de Newton. Valores de parâmetros levantados com componentes comerciais são utilizados enquanto que a excitação que simula a rodovia é descrita por meio de aplicação da ISO 8608. Os resultados indicam ser possível obter uma relação adequada de transformação de velocidade utilizando um mecanismo amplificador de velocidade angular, para obter melhor desempenho mecânico enquanto regenerando o máximo de energia. O estudo demonstra que a energia regenerada é relativamente baixa em relação a um estudo semelhante e também que o desvio de performance em relação a um sistema passivo é significativo. Por fim, conclui-se que o modelo, com os parâmetros utilizados, apresenta resultados aquém do esperado e que, no entanto, há potencial para otimizações futuras

Considering the widespread use of road transportation in the global context and the constant demand for vehicles with greater energy efficiency, this study aims to analyze the behavior of a regenerative pneumatic suspension coupled with a ball screw from a half-vehicle model and propose a control system based on digital pneumatics, seeking to assess the available energy harvesting potential and the dynamic behavior of the suspension. The mathematical model is developed using techniques based on Thermodynamics and Newton's Second Law. Parameter values obtained with commercial components are used, while the excitation simulating the roadway is described through the application of ISO 8608. The results indicate that it is possible to achieve an adequate speed transformation relationship using an angular speed amplifier mechanism, in order to obtain better mechanical performance while regenerating the maximum amount of energy. The study demonstrates that the regenerated energy is relatively low compared to a similar study and that the performance deviation from a passive system is significant. Finally, it is concluded that the model, with the parameters used, presents results below expectations, but there is potential for future optimizations