Modelo e controle da dinâmica de um veículo e monitoramento da atitude e atuação

Resumo

Este trabalho inicia o texto com a apresentação do problema e o objetivo de propor um método de controle e monitoramento de veículos sobre trilhos com a finalidade de aperfeiçoar a segurança do vagão contra tombamentos. Tendo isso em mente, o veículo foi modelado usando princípios de mecânica de Newton-Euler e Lagrangeana, o modelo representa a dinâmica lateral do trem. De posse do modelo, os sistemas são estudados observando seu comportamento no domínio do tempo e da frequência, sendo possível identificar suas respectivas frequências naturais e modos de vibrar. Para resolver o problema de monitoramento, foi desenvolvido um aplicativo com o MIT App Inventor com a finalidade de usufruir do chip IMU presente em todos os smartphones modernos. O aplicativo consegue salvar a informação na memória do dispositivo e então exportar os sinais do giroscópio e do acelerômetro, com esses sinais é possível utilizar um filtro complementar para aferir o ângulo de rolagem com maior precisão. Portanto, com o modelo dinâmico e o monitoramento do veículo é proposto um sistema de controle LQR que utiliza dois atuadores eletromagnéticos agindo no vagão e no truque lateralmente com a finalidade de manter a rolagem do vagão controlada evitando tombamentos do trem. O sistema é então avaliado em situação de regime permanente durante uma curva e os resultados são discutidos.