Modelado y control reset de una planta ABS experimental

Abstract

ResumenEl uso de sistemas de frenado ABS es muy común en los coches actuales, pero la aplicación de nuevas técnicas de control sobre estos sistemas puede permitir mejorar su eficiencia, consiguiendo una distancia de frenado menor y limitando los valores de deslizamiento elevados.El objetivo de este trabajo es estudiar el modelo dinámico de la planta experimental Inteco ABS y realizar una tarea de identificación de la misma. También se estudia la implementación de un controlador reseteado para el control del deslizamiento de la planta que permite mejorar las prestaciones del sistema. Con este tipo de control se consigue teóricamente un menor transitorio y oscilación y una mayor robustez ante incertidumbres como puede ser el coeficiente de adherencia entre el neumático y la calzada.Palabras clave: ABS, control reset, PI+CI, deslizamiento neumático-carretera, planta experimental. IntroducciónLos sistemas de frenado son una de las partes más importantes de un vehículo de carretera y son clave para evitar los accidentes más comunes. En particular, los sistemas ABS (Anti-lock Braking System) han sido empleados en la industria automovilística desde hace décadas para evitar el bloqueo de las ruedas en caso de una frenada de emergencia. El objetivo de estos sistemas es mantener el vehículo en la zona de mayor adherencia posible para lo cual es necesario controlar el deslizamiento de las ruedas. Para ello, será necesario saber el deslizamiento de cada una de las ruedas o slip. Esto es posible en coches equipados con sistemas brake-by-wire y actuadores electromecánicos, que hacen posible el control del deslizamiento de cada una de las ruedas de manera individual, y por lo tanto, mejoran la eficacia y funcionalidad de los sistemas de frenado proporcionando un control de frenadoóptimo. El uso de actuadores electromecánicos redunda positivamente en el desarrollo de módulos de control de altas prestaciones tales como el control de tracción (ASR o TCS), el sistema de control de estabilidad del vehículo (llamado comercialmente ESP, VSC, DSC, etc. según el fabricante), el sistema electrónico de reparto de frenada (comercialmente llamado EBV o EBD según el fabricante) entre otros.Existen numerosos trabajos relacionados con el control de deslizamiento en los que se aborda el tema con diversos enfoques de control. Por ejemplo, en [1], los autores desarrollaron un controlador de deslizamiento con planificación de ganancia basado en un control lineal cuadrático (LQR). En [2] el deslizamiento es regulado mediante un controlador de modos deslizantes. [3] propone un nuevo regulador ABS para controlar el deslizamiento mediante una planificación de ganancia dependiente de la velocidad instantánea del vehículo. Otras contribuciones interesantes existentes en el estado del arte pueden encontrarse en [4,5,6,7]. En cuanto al control reset, existen trabajos previos como [8], [9], [10] y [11] donde se aborda el control de deslizamiento sobre distintos tipos de calzada en simulación y en donde se obtienen muy buenos resultados teóricos.Un controla...