Análise de estabilidade em guinada de veículos articulados

Abstract

Esta dissertação trata da análise de estabilidade em guinada de veículos articulados utilizando o método de trajetórias de fase. O objetivo deste trabalho consiste em determinar a condição dinâmica que o veículo articulado pode assumir sem que aconteça eventos de instabilidade como o acotovelamento. O estudo foca na configuração de veículo composta por uma unidade motriz e uma unidade movida como, por exemplo, a combinação formada por um caminhão-trator e um semirreboque. O sistema que representa este conjunto é composto por um modelo não linear de pneu e um modelo de veículo articulado, não linear, do tipo bicicleta e com quatro graus de liberdade. O conceito de expoentes de Lyapunov é apresentado como uma forma de analisar a estabilidade de sistemas dinâmicos não lineares. Primeiramente, esta técnica é descrita elucidando a teoria envolvida, um método de cálculo e exemplos de aplicação. Em seguida, são avaliadas as suas características e aplicabilidade. A análise apresentada nesta dissertação ilustra a região de convergência obtida através da integração numérica das equações de movimento do modelo para diferentes condições iniciais no plano de fase. Além disso, as alterações da região obtida são apresentadas em função da variação da velocidade do caminhão-trator, posicionamento do ponto de articulação entre os dois módulos e carga vertical sobre o eixo do semirreboque.

This dissertation addresses the yaw stability analysis of articulated vehicles using the phase trajectories method. The goal of this work is to ascertain the dynamic conditions that the articulated vehicle can assume without the occurrence of instability events such as jackknife. The study focuses on the vehicle configuration composed by one tractor unit and a driven unit such as, for instance, a tractor semi-trailer combination. The system consists of a nonlinear tire model and a nonlinear articulated bicycle model with four degrees of freedom. The concept of Lyapunov exponents is presented as a way to analyse the stability of nonlinear dynamic systems. First, this technique is described elucidating the theory involved, a calculation method and examples of applications. Then, their characteristics and applicability are assessed. The analysis presented in this dissertation illustrate the convergence region obtained by numerical integration of the equations of motion of the model for different initial conditions in the phase plane. In addition, the changes in the obtained region are presented as a function of the tractor velocity, the position of the articulation point between the two units and the vertical load on the axle of the semi-trailer.