Analise de suspensões veiculares utilizando tecnicas de controle robusto

Resumo: Esta dissertação apresenta aplicações das teorias de controle 'H IND. 2' e 'H IND. INFINITO' via desigualdades matriciais lineares, e da parametrização de Youla em suspensões ativas. São abordados três modelos dinâmicos diferentes: o unidimensional, o bidimensional, e o tridimensional. Não foi considerada a implementação prática dos controladores projetados, restringindo-se o trabalho às análises comparativas das técnicas utilizadas. Os problemas clássicos de controle 'H IND. 2' e 'H IND. INFINITO' por realimentação completa de estado, obtidos a partir da solução de uma equação do tipo Riccati, são convertidos em problemas convexos similares, podendo assim ser resolvidos por um conjunto de desigualdades matriciais lineares (LMI's). Este novo problema permite levar em consideração num sistema incertezas paramétricas descritas por um domínio poliedral convexo limitado. A parametrização de Youla também é investigada. Esta metodologia pode ser vista como ponto de partida para outras técnicas, pois possibilita investigar o limite de desempenho do sistema. A abordagem aqui desenvolvida não leva em consideração incertezas paramétricas (mas poderia considerá-Ias) e é aplicada unicamente no sistema unidimensional. Os modelos dinâmicos da suspensão veicular são levantados utilizando-se as equações de Newton-Euler. As hipóteses adotadas são: amortecedor, mola e atuador como sendo ideais, e movimento de corpo rígido. O modelo unidimensional possui dois graus de liberdade, um para o eixo e outro para o corpo principal. O modelo bidimensional inclui a mais o modo de balanço. O modelo tridimensional, permite investigar todos os modos de corpo rígido. Simulações numéricas são efetuadas para cada um dos modelos dinâmicos levantados. As análises comparativas são baseadas na tríade força de controle, espaço de trabalho da suspensão e dirigibilidadeAbstract: This thesis presents an analysis of the 'H IND. 2' e 'H IND. INFINITO' robust control theory via linear matrix inequalities, and an approach by Youla parametrization of the closed loop transfer matrix, applied to the design of three different vehicular suspension models. The focus is on comparative analyses of the techniques employed rather than on a specific practical implementation. The classical 'H IND. 2' e 'H IND. INFINITO' optimal control problem through full state feedback, obtained from the solution of a Riccati type equation, can be turned into similar convex problems, which can be solved by a set of linear matrix inequalities. This procedure permits to take into account parametric uncertainties in the system, analyzing the uncertainty space by computing only the vertices of a polyhedral convex bounded domain. An optimal control technique via Youla parametrization is aIso analyzed. This approach can be viewed as a benchmark for other techniques. ln the specific problem here solved, uncertainties are not taken into account, but this could be done. This technique is only applied to a quarter-car model, the simplest one. The dynamic models of the vehicular suspension are built by using Newton-Euler's law. Some assumptions have been adopted, such as ideal dampers, spring stiffness, and band width actuators, and rigid body motion. The first suspension modeI is unidimensional, with two degrees of freedom - one for the body mass mode, and another for the axle mass mode. The second modeI is twodimensional, permitting to analyze the pitch mode. The last one, treedimensional, permits to investigate all the rigid body modes. Numerical results are carried out for the three models, within the whole span of uncertainties. The comparative analyses are based on the trade-off between the control force, the suspension stroke, and the road-holding abilit