Diseño y Verificación de un Controlador Predictivo Robusto Offline para el Control de Deslizamiento de Ruedas en Frenos ABS
Autores: Seyyed Esmaeili, Jaffar; Baçi, Abdullah; Farnam, Arash
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño y Verificación de un Controlador Predictivo Robusto Offline para el Control de Deslizamiento de Ruedas en Frenos ABS
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Control de deslizamiento de ruedas
Sistema de frenos antibloqueo
Control predictivo de modelos
Curva de fricción neumático-suelo
Control robusto predictivo de modelos
Desigualdades matriciales lineales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
El control de deslizamiento de las ruedas es un aspecto crítico de los sistemas de seguridad de los vehículos, en particular del sistema de frenos antibloqueo (ABS). Diseñar un controlador robusto para el ABS enfrenta el desafío de acomodar su fuerte comportamiento no lineal en diversas condiciones y parámetros de la carretera. Para asegurar un rendimiento óptimo durante el frenado y prevenir el deslizamiento o el bloqueo, el valor ideal de deslizamiento de la rueda se puede determinar a partir del pico de la curva de fricción neumático-carretera y mantenerse a lo largo del proceso de frenado. Entre los diversos enfoques de control, el control predictivo basado en modelos (MPC) demuestra un rendimiento y robustez superiores. Sin embargo, la implementación en línea del MPC enfrenta cargas computacionales significativas y limitaciones en tiempo real, particularmente al tratar con tamaños de problemas más grandes. Para abordar estos problemas, este estudio introduce una metodología de control predictivo robusto offline (RMPC). El enfoque propuesto se basa en la metodología del elipsoide invariante asintóticamente estable robusto, que emplea desigualdades matriciales lineales (LMI) para calcular una colección de leyes de retroalimentación de estado invariante asociadas con una secuencia de elipsoides estables invariante anidados. Los resultados de simulación indican una reducción significativa en la carga computacional con el enfoque RMPC offline en comparación con la implementación en línea, mientras se rastrean de manera efectiva los valores de referencia de deslizamiento de rueda deseados y las restricciones del sistema. Además, el diseño RMPC offline se alinea bien con el diseño MPC en línea y verifica su efectividad en la práctica.
Descripción
El control de deslizamiento de las ruedas es un aspecto crítico de los sistemas de seguridad de los vehículos, en particular del sistema de frenos antibloqueo (ABS). Diseñar un controlador robusto para el ABS enfrenta el desafío de acomodar su fuerte comportamiento no lineal en diversas condiciones y parámetros de la carretera. Para asegurar un rendimiento óptimo durante el frenado y prevenir el deslizamiento o el bloqueo, el valor ideal de deslizamiento de la rueda se puede determinar a partir del pico de la curva de fricción neumático-carretera y mantenerse a lo largo del proceso de frenado. Entre los diversos enfoques de control, el control predictivo basado en modelos (MPC) demuestra un rendimiento y robustez superiores. Sin embargo, la implementación en línea del MPC enfrenta cargas computacionales significativas y limitaciones en tiempo real, particularmente al tratar con tamaños de problemas más grandes. Para abordar estos problemas, este estudio introduce una metodología de control predictivo robusto offline (RMPC). El enfoque propuesto se basa en la metodología del elipsoide invariante asintóticamente estable robusto, que emplea desigualdades matriciales lineales (LMI) para calcular una colección de leyes de retroalimentación de estado invariante asociadas con una secuencia de elipsoides estables invariante anidados. Los resultados de simulación indican una reducción significativa en la carga computacional con el enfoque RMPC offline en comparación con la implementación en línea, mientras se rastrean de manera efectiva los valores de referencia de deslizamiento de rueda deseados y las restricciones del sistema. Además, el diseño RMPC offline se alinea bien con el diseño MPC en línea y verifica su efectividad en la práctica.