Simulação e Controle

Suspensão Ativa

Suspensão Ativa

Simule condições da pista sem ficar preso no trânsito!

O que é a Suspensão Ativa?

Excelente ferramenta para o ensino do controle ativo de um modelo correspondente a ¼ do veículo, como suas massas, molas e sistemas de amortecimento.

Forneça aos futuros engenheiros uma aprendizagem prática e única, importante para a indústria automotiva, com a Suspensão Ativa da Quanser. Esta plataforma experimental é uma excelente ferramenta para o ensino do controle ativo de um modelo correspondente a ¼ do veículo, como suas massas, molas e sistemas de amortecimento.

Os alunos aprenderão a:  

  • matematicamente modelar a Suspensão Ativa
  • obter uma representação de espaço de estado (space-state) do sistema em malha aberta e fazer análise em malha aberta
  • obter diferentes funções de transferência para o experimento como o sistema MIMO (Multiple Input Multiple Output)
  • projetar um Regulador Linear Quadrático (LQR)
  • simular o controlador LQR utilizando um modelo da planta para assegurar que as especificações do controlador são satisfeitas
  • implementar o controlador de estado-feedback baseado em LQR no sistema e avaliar o seu desempenho
  • observar e verificar a resposta do sistema de suspensão a perturbações das estradas

 

Como Funciona?

O Sistema de Suspensão Ativa da Quanser consiste de duas massas móveis, cada uma suportada por um par de molas e amortecedores. A massa superior (azul) corresponde ao corpo do veículo suportado acima da suspensão, enquanto a massa inferior (vermelho) está relacionada ao sistema de suspensão, propriamente dito, ou seja, a uma das rodas do veículo (pneu, molas e amortecedores). Já a plataforma inferior (prata) representa a pista. Por meio de um motor programável localizado na parte inferior do mecanismo é possível simular vários tipos de perfis de pistas de rodagem e avaliar requisitos de desempenho de controladores como a “sensação de conforto” dos passageiros e a estabilidade do veículo na pista.

  • Multi-coloured masses representing vehicle body, vehicle tire and road surface for easy distinction
  • Three high resolution encoders to measure positions of bottom and top masses, as well as suspension deflection
  • 226 W MICROMO brushless DC motor connected to capstan for active suspension control
  • 70 W MICROMO brushed DC motor connected to belt-drive mechanism for road actuation
  • Adjustable weight and spring stiffness
  • Accelerometer mounted on top plate to measure vehicle body acceleration
  • Accelerometer measurements as sensory input
  • Responsive belt-drive mechanism to simulate the road surface
  • Limit switch and protection circuit
  • Heavy-duty and robust machine components
  • Fully compatible with MATLAB®/Simulink® and LabVIEW™
  • Fully documented system models and parameters provided for MATLAB®, Simulink®, LabVIEW™ and Maple™
  • Open architecture design allows users to design their own controller
Dimensions (W x L x H) 30.5 cm x 30.5 cm x 61 cm
Total mass 15 kg
Range of motion ± 22 mm (road), ±19 mm (tire), ± 25.4 mm (car)
Position resolution 0.002 mm/count (road), 0.005 mm/count (tire), 0.009 mm (car)
Stiffness adjustable from 0.4 to 2 N/mm
Excitation frequency up to 15 Hz
Resonant frequency configurable between 2 to 6 Hz
Accelerometer sensitivity 9.81 m/Vs²

Tópicos incluidos no courseware Quanser em idioma Inglês:

  • Double mass, spring, damper system analysis
  • Industry-relevant control requirements (ride comfort, suspension travel, road handling)
  • Derivation of dynamic model
  • State space representation
  • System transfer functions
  • Open-loop system analysis
  • Time-domain and frequency-domain open-loop and closed-loop system identification
  • Full-state/two-state feedback LQR control design (with real-time control parameter tuning)
  • Full-state/two-state feedback LQG controller (with real-time control/observer parameter tuning)
  • Observer design

O equipamento também pode ser usado para ensinar outros tópicos que não estão incluídos no currículo desenvolvido pela Quanser.

Para configurar essa estação, você precisará dos seguintes componentes recomendados pela engenharia da Quanser:

for MATLAB®/Simulink® users for LabVIEW™ users
1x Q8-USB data acquisition device¹ 1x NI CompactRIO controller with 2x Quanser Q1-CRIO module³
1x AMPAQ-L2 linear current amplifier² 1x AMPAQ-L2 linear current amplifier²
QUARC real-time control software Rapid Control Prototyping Toolkit software 
¹ alternatively, you can use QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by QUARC
² alternatively, you can use AMPAQ-L4 amplifier
³ alternatively, you can use Q8-USB, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by RCP Toolkit

Downloads

Saiba mais sobre a Suspensão Ativa da Quanser, suas características e aplicações, baixando o material abaixo [PDF]:

  1. Suspensão Ativa - ficha técnica do produto
  2. Amostra do currículo em LabVIEW
  3. Amostra do currículo em MATLAB/Simulink

 

Veja alguns videos do experimento em funcionamento:

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