DISEÑO DE ALGORITMOS DE CONTROL ROBUSTOS PARA EL SISTEMA MECATRONICO DE UNA SUSPENSION ACTIVA

Abstract

La seguridad, control y comodidad en los vehículos se ha ido desarrollando desde hacedécadas con el fin de realizar viajes mas placenteros. Los elementos utilizados para mejorar la calidad de viaje son diversos. Los muelles fueron los primeros elementos utilizados para disminuir lasperturbaciones sufridas. La tecnología de los amortiguadores que vino después, agrego suavidad al recorrido de los vehículos. Estos últimos desarrollaron diversas variantes respecto al material que realizaba la amortiguador, aire (diversos gases), líquidos (como aceites con diferentes características) e incluso con tecnologías electromagnéticas. Después vino la posibilidad de poder cambiar las características de las suspensiones, estas pueden ser modificadas por el usuario antes de emprender un recorrido. A esta tecnología se le conoce como suspensión semi -activa. Las nuevas tecnologías como lo son las suspensiones activas (SA) ha sido una de las variantes sobre el control de las vibraciones del chasis de los vehículos. Añadiendo energía al sistema cuando lo requiera, la SA disminuye el efecto de la perturbación sobre el chasis. Los sistemas de control diseñados para este tipo de suspensión son muy variados, usando técnicas como control difuso (Fuzzy), redes neuronales, LQR (Linear Quadratic Regulator), H¥, m-Sıntesis entre otros. En el caso de H¥ se toman las posibles incertidumbres que pueda tener el sistema con respecto a sus elementos que lo constituyen, hablando de la SA las incertidumbres se enfocan a las variaciones que tiene el amortiguador, resorte, peso del chasis, factor de amortiguamiento en el neumático (aire) y coeficiente de elasticidad del mismo (caucho). Muchos controladores se han diseñado usado estas técnicas tomando en cuenta ciertos parámetros de diseño. El resultado de estos han sido controladores capaces de mantener las vibraciones del chasis dentro de los rangos que se consideran comodos para el pasajero a frecuencias de perturbaciones establecidas. En esta investigacion se toman las tecnicas H¥ y m-Sıntesis, y las variaciones parametricas de los elementos del sistema. Lo que hace diferente a esta investigacion es la adicion de la situacion o caso de incertidumbre de los elementos cuando estos se van a valores mınimos o tienen un gran cambio asemejando falla o daño del mismo elemento. Se toma el modelo matematico para representar la suspension activa, que para demostrar resultados experimentales se usa el experimento de Quanser Inc. (Active Suspension System). El experimento representa un cuarto de carro, simulando con sus componentes el neumatico, suspension, chasis y superficie en movimiento. Teniendo el modelo de la planta se realizan simulaciones para saber la respuesta que tiene a diferentes frecuencias de perturbacion, del orden de 10?3 a 103 que en frecuencia se representan como 0.001 a 1000Hz. Tambien se realizan simulaciones variando los parametros del sistema por lo que se obtienen las maximas magnitudes de perturbacion a diferentes frecuencias.Como el sistema tiene 2 salidas (aceleracion del chasis y deflexion de la suspension) respecto de 2entradas (Fuerza de control y perturbacion) se tienen 4 respuestas. Las respuestas a controlar son laaceleracion del chasis tomando en cuenta la deflexion de la suspension.