Modelado, Caracterización y Simulación de Sistemas de Dirección Asistida en Automóviles para la Predicción del Comportamiento en el Centro

Este trabajo de investigación se realizó en un esfuerzo por proporcionar una herramienta para predecir el comportamiento en el centro de los automóviles utilizando simulación por computadora. A través de este esfuerzo de investigación se descubrió que los sistemas de dirección pueden tener características no lineales que afectan fuertemente el rendimiento del vehículo, especialmente en la conducción en el centro. Estas no linealidades deben ser modeladas, caracterizadas y simuladas con cuidado para predecir el rendimiento del vehículo. Esta investigación propone un modelo de sistema de dirección no lineal que se basa en el estudio de los componentes individuales del sistema de dirección tanto de un sistema de piñón y cremallera hidráulico como de un sistema de dirección asistida con bola recirculante. Incluido en el modelo están la fricción, características de rigidez no lineal del sistema de dirección y forma de la curva de refuerzo no lineal. Además, se proporciona un medio para caracterizar el modelo del sistema de dirección para cada tipo de sistema de dirección. También se desarrolla una metodología para la interpretación de ciertos resultados de estudios estáticos de vehículos en el contexto de incluir un modelo de sistema de dirección en un modelo total de vehículo. Como medio para validar el modelo propuesto, se midió el rendimiento objetivo en el centro de dos vehículos de prueba. Un vehículo tenía un sistema de dirección de piñón y cremallera y el otro un sistema de bola recirculante. Las maniobras de prueba incluyeron la prueba estándar de Norman en el centro, así como pruebas de entrada de seno barrido a baja g (dirección aleatoria). Para estas dos maniobras, se utiliza el modelo propuesto del sistema de dirección (junto con un modelo simplificado de bicicleta y un modelo simplificado de neumático no lineal) para predecir el rendimiento en el centro de los vehículos de prueba. Al conducir el modelo con las mismas entradas medidas de los vehículos de prueba, las predicciones del modelo de aceleración lateral, tasa de guiñada, par del volante e incluso el ángulo de la rueda delantera son precisas. Estas comparaciones indican que la inclusión de no linealidades del sistema de dirección es importante para la predicción del manejo en el centro de los vehículos.