Projeto de controladores para um sistema de direção elétrica utilizando a metodologia de projeto baseado em modelos

Abstract

A utilização e complexidade dos sistemas Eletroeletrônicos (E/E) automotivos têm crescido bastante ao longo dos anos. Esse crescimento é justificado pelos diversos benefícios que estes sistemas podem oferecer frente aos sistemas puramente mecânicos ou hidráulicos tais como: segurança, redução no consumo de combustível, redução na emissão de poluentes e aumento do conforto. Neste sentido, diversos subsistemas foram substituídos total ou parcialmente por dispositivos E/E. Paralelo ao desenvolvimento dos sistemas E/E automotivos, a complexidade dos softwares embarcados automotivos tem sido elevada consideravelmente. Pesquisas mostram que, atualmente, o desenvolvimento de software automotivo é responsável pelo maior custo no projeto de um veículo e o número de linhas de código podendo chegar a centenas de milhões. Devido a este a aumento significativo na quantidade e complexidade dos softwares automotivos, os desenvolvedores têm buscado cada vez mais metodologias que acelerem e sistematizem o processo de desenvolvimento. A Metodologia de Projeto Baseado em Modelos (MBD) surge como uma alternativa para o desenvolvimento de software automotivo, uma vez que apresenta uma série de benefícios em relação ao desenvolvimento de software tradicional. Neste trabalho a metodologia MBD é aplicada ao desenvolvimento do software de controle de um Sistema de Direção Elétrica Assistida (EPAS). Para isto, duas estratégias de controle foram propostas. A primeira é a estraté- gia de controle Linear Quadrática Gaussiana (LQG) que é composta por um controlador Linear Quadrático (LQR) e um Filtro de Kalman para estimação dos estados. A segunda estratégia é o Controlador Preditivo Baseado em Modelos (MPC). Complementar à estratégia de controle MPC, foi desenvolvido um método de parametrização exponencial, o qual contribui significativamente com a redução do custo computacional. Os resultados apresentados mostraram que as estratégias de controle propostas cumpriram de forma satisfatória os requisitos de controle, tanto em nível de simulação quanto em nível de hardware. Neste sentido a metodologia MBD foi implementada no desenvolvimento do software de controle do sistema EPAS e os resultados mostraram que esta técnica proporciona uma série de benefícios e é capaz de acelerar e sistematizar o processo de desenvolvimento.