modelamiento del frenado de un vehiculo

PROYECTO FIN DE CARRERA

UN NUEVO MODELO DE SIMULACIÓN PARA VEHÍCULOS
CON 4 RUEDAS MOTRICES Y DIRECTRICES BASADO EN
LA DINÁMICA DE FRICCIÓN DE LA RUEDA CON EL
PAVIMENTO/ A NEW SIMULATION MODEL FOR 4WS
VEHICLES BASED ON DYNAMIC TIRE FRICTION MODEL

Autor: Ignacio Helguera Sánchez
MADRID Junio 2009

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Resumen

Cada vez son más los avances electrónicos que se incorporan a losvehículos para la mejora de la seguridad en la carretera así como el
confort.
El documento que exponemos a continuación forma parte de un
proyecto llevado a cabo por la universidad de Arizona (EEUU) en el cual
se pretende automatizar un vehículo off-road con posibles fines de
salvamento en lugares remotos de difícil acceso, expediciones lunares... Mi
contribución a este proyecto consiste en laimplementación de un modelo
informático que simule la dinámica del vehículo ante las distintas
situaciones de la conducción a la que se va a ver sometido.
El modelo que propongo ha sido desarrollado con el programa
informático MATLAB, SIMULINK. A través de diagramas de bloques se
representan las funciones de transferencia que definen la dinámica de
movimiento de este vehículo.
El vehículo quese pretende desarrollar presenta la peculiaridad de
tener 4 ruedas directrices, con independencia de movimiento todas ellas.
Es decir, el ángulo girado por la rueda delantera derecha no tiene porque
ser el mismo que el ángulo girado por la rueda delantera izquierda. El
programa informático encargado de su movimiento analizara la situación
del terreno, así como los obstáculos existentes ydeterminará los ángulos

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que giran las ruedas, los pares de frenada o de aceleración, la rigidez de la
suspensión…
El modelo desarrollado combina las teorías más punteras sobre la
fricción existente entre las ruedas y el pavimento junto con la dinámica del
chasis de un coche con 4 ruedas directrices y motrices. El modelo viene
estructurado en distintas secciones a las que llamaremossubsistemas,
representando cada una de ellas una parte del modelo del vehículo. Se
busca una modularidad en el desarrollo de nuestro modelo que permita
futuros desarrollos en cada uno de los distintos subsistemas de que
disponemos sin tener que realizar para ello una remodelación completa de
nuestro modelo. De este modo, por ejemplo, podremos incorporar avances
específicos en el subsistema quetrata de las ruedas según nuevas teorías
sean desarrolladas. Decimos por tanto que nuestro modelo pretende ser
una base para futuros modelos de automatización de vehículos.
Para el modelo de fricción existente entre la rueda y el pavimento
me he basado en las teorías de ‘Lugre-model’ y ‘The Magic Formula for
Tire-road’. Teorías que pretenden describir el deslizamiento que se
produce entre unarueda y la superficie sobre la que circula de una forma
experimental, calculando ecuaciones que simulan las curvas obtenidas
experimentalmente de la forma más precisa posible. El éxito de estas dos
teorías, en especial ‘Lugre-model’ es el grado de exactitud que adquieren
con el bajo nivel de análisis que requieren. Algo innovador en el modelo
que ofrezco en este proyecto con respecto al‘Lugre-model’, es la

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incorporación de un parámetro (θ en el documento) que pretende
representar las diferentes superficies sobre las que circulara el vehículo.
Otras teorías más exactas en lo que se refiere al hacer coincidir la curva
modelo con la curva experimental, han fracasado debido al elevado
número de operaciones matemáticas que requieren para su utilización,
resultando inviables en unmodelo de tiempo real como en el que nos
encontramos. El desarrollo de la técnica existente quizás de lugar al
rechazo de las teorías que ahora utilizamos por las otras teorías más
exactas que ahora rechazamos. Como vemos son teorías que evolucionan
con el tiempo, de ahí nuestra preocupación por crear un modelo que
permita la fácil inclusión de dichas variaciones.
Para la ejecución de...