Modelado y control multivariable del vehículo urbano eléctrico UAL-eCARM

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.4995/riai.2019.12679

Palabras clave:

Sistemas de entrada múltiple/salida múltiple, control PID, vehículos eléctricos y solares

Resumen

Este trabajo presenta el modelado y control completo del sistema Drive-by-Wire de un vehículo urbano eléctrico. Dicho sistema comprende el mecanismo de dirección, la aceleración y el freno del vehículo. El modelado se ha realizado empleando funciones de transferencia de bajo orden haciendo uso de modelos de “caja negra”. En lo referente al control, todos los controladores desarrollados son del tipo PID en sus distintas configuraciones. Los actuadores de corriente continua acoplados a la dirección y freno se controlan mediante un sistema de control en cascada mientras que la aceleración está controlada por un sistema de planificación de ganancias. El código del proyecto se encuentra disponible en la plataforma Github. Los resultados obtenidos demuestran la validez de los modelos obtenidos, así como la eficacia de los controladores desarrollados.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

F. J. Mañas-Álvarez, Universidad de Almería

Departamento de Informática

J. L. Blanco-Claraco, Universidad de Almería

Departamento de Ingeniería

J. L. Torres-Moreno, Universidad de Almería

Departamento de Ingeniería

Citas

Amaya-Trinidad, P., Guerrero-Castellanos, J., Muñoz-Hernández, G., Mino-Aguilar, G., Saynes-Torres, J., 2012. Modelado, control y simulación de un vehículo eléctrico. Memorias del Congreso Nacional de Control Automático (October 2012), Cd. del Carmen, Campeche, México.

Arahal, M. R., Soria, M. B., Díaz, F. R., 2006. Técnicas de predicción con aplicaciones en Ingeniería. Universidad de Sevilla.

Bae, J., Lee, S., Shin, D.-H., Hong, J., Lee, J., Kim, J.-H., et al., 2017. Nonlinear identification of electronic brake pedal behavior using hybrid gmdh and genetic algorithm in brake-by-wire system. Journal of Electrical Engineering and Technology (12), 1292–1298. https://doi.org/10.5370/JEET.2017.12.3.1292

Blanco-Claraco, J. L., López-Martínez, J., Torres-Moreno, J. L., Giménez-Fernández, A., 2015. A low-cost modular platform for heterogeneous data acquisition with accurate interchannel synchronization. Sensors 15 (10), 27374–27392. https://doi.org/10.3390/s151027374

Calvillo, C. F., Sanchez-Miralles, A., Villar, J., 2018. Synergies of electric urban transport systems and distributed energy resources in smart cities. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 19 (8), 2445–2453. https://doi.org/10.1109/TITS.2017.2750401

De Novellis, L., Sorniotti, A., Gruber, P., Pennycott, A., 2014. Comparison of feedback control techniques for torque-vectoring control of fully electric vehicles. IEEE Transactions on Vehicular Technology 63 (8), 3612–3623. https://doi.org/10.1109/TVT.2014.2305475

Doumiati, M., Victorino, A., Charara, A., 2014. Dynamics control of an In-Wheel Electric Vehicle with Steer-by-Wire. 2014 17th IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems, ITSC 2014, 348–353, Qingdao , China. https://doi.org/10.1109/ITSC.2014.6957715

Drage, T., Kalinowski, J., Braunl, T., 2014. Integration of Drive-by-Wire with Navigation Control for a Driverless Electric Race Car. IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine 6 (4), 23–33. https://doi.org/10.1109/MITS.2014.2327160

Fu, Y., Chai, T., 2012. Robust self-tunning PI decoupling control of uncertain multivariable systems. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing 2522619 (26), 316–332. https://doi.org/10.1002/acs.1285

Halton, M., Hayes, M. J., Iordanov, P., 2008. State-space analysis for an experimental drive-by-wire vehicle. International Journal of Robust and Nonlinear Control: IFAC-Aliated Journal 18 (9), 975–992. https://doi.org/10.1002/rnc.1322

Hernández, G., Bordons, C., Marcos, D., Montero, C., 2015. Control De Estabilidad Basado En MPC Para Un Vehículo Eléctrico Con Motores En Rueda. XXXVI Jornadas de Automática, Huelva, España.

Line, C., Manzie, C., Good, M., 2010. Control of an Electromechanical Brake for Automotive Brake-By-Wire Systems with an Adapted Motion Control Architecture. SAE Technical Paper Series 1 (724).

Linfeng, L., Hai,W., Ping, H., Huifang, K., Ming, Y., Canghua, J., Zhihong, M., 2017. Robust chattering-free sliding mode control of electronic throttle systems in drive-by-wire vehicles. In: 2017 36th Chinese Control Conference (CCC). IEEE, pp. 9513–9518, Lianoning, China. https://doi.org/10.23919/ChiCC.2017.8028875

Montes, H., Salinas, C., Fernánndez, R., Armada, M., 2017. An experimental platform for autonomous bus development. Applied Sciences 7 (11), 1131. https://doi.org/10.3390/app7111131

Ni, J., Hu, J., Xiang, C., 2018. Control-configured-vehicle design and implementation on an x-by-wire electric vehicle. IEEE Transactions on Vehicular Technology 67 (5), 3755–3766. https://doi.org/10.1109/TVT.2018.2805886

Ni, J., Hu, J., Xiang, C., 2019. Robust control in diagonal move steer mode and experiment on an x-by-wire ugv. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 24 (2), 572–584. https://doi.org/10.1109/TMECH.2019.2892489

Noroña, M. V., Gómez, M. F., 2019. Desarrollo e innovación de los sistemas mecatrónicos en un automóvil: una revisión. Enfoque UTE 10 (1), 117–127. https://doi.org/10.29019/enfoqueute.v10n1.350

Renato, P., Normey-Rico, J. E., Alba, C. B., Valverde, L., 2015. Gestión energética de una Micro Red acoplada a un sistema V2G. In: XXXVI Jornadas de Automática. Bilbao, pp. 2–4.

Rodríguez, D., Alfaya, J. A., Bejarano, G., Ortega, M. G., Castaño, F., 2015. Estimación de parámetros de una planta experimental de refrigeración. XXXVI Jornadas de Automática, 951–958.

Rubio, R. E., Hernández, S. L., Aracil, S. R., Saltarén, P. R., Moreno, Q. R.,2007. Modelado, identificación y control de actuadores lineales electro-neumáticos. aplicación en plataforma de dos grados de libertad. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI 4 (4), 58–69. https://doi.org/10.1016/S1697-7912(07)70245-5

Scicluna, K., Staines, C. S., Raute, R., 2017. Sensorless position tracking for steer-by-wire applications. In: 2017 19th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics (EDPE). IEEE, pp. 341–346, Dubrovnik, Croatia. https://doi.org/10.1109/EDPE.2017.8123227

Todeschini, F., Corno, M., Panzani, G., Fiorenti, S., Savaresi, S. M., 2015. Adaptive cascade control of a brake-by-wire actuator for sport motorcycles. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 20 (3), 1310–1319. https://doi.org/10.1109/TMECH.2014.2341114

Villagrá, J., Milanés, V., Pérez, J., de Pedro, T., 2012. Control basado en PID inteligentes: aplicación al control de crucero de un vehículo a bajas velocidades. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 7 (4), 44–52. https://doi.org/10.1016/S1697-7912(10)70059-5

Wang, H., Man, Z., Shen,W., Cao, Z., Zheng, J., Jin, J., Tuan, D. M., 2014. Robust control for steer-by-wire systems with partially known dynamics. IEEE Transactions on Industrial Informatics 10 (4), 2003–2015. https://doi.org/10.1109/TII.2014.2338273

Wu, X., Zhang, M., Xu, M., Kakogawa, Y., 2018. Adaptive feedforward control of a steer-by-wire system by online parameter estimator. International Journal of Automotive Technology 19 (1), 159–166. https://doi.org/10.1007/s12239-018-0015-2

Xiong, Z., Guo, X., Yang, B., Pei, X., Zhang, J., 2018. Modeling and pressure tracking control of a novel electro-hydraulic braking system. Advances in Mechanical Engineering 10 (3), 1-16. https://doi.org/10.1177/1687814018764153

Yang, J., Zeng, Z., Tang, Y., Yan, J., He, H.,Wu, Y., 2015. Load frequency control in isolated micro-grids with electrical vehicles based on multivariable generalized predictive theory. Energies 8 (3), 2145-2164. https://doi.org/10.3390/en8032145

Zhang, Z., Zhang, X., Pan, H., Salman,W., Rasim, Y., Liu, X.,Wang, C., Yang, Y., Li, X., 2016. A novel steering system for a space-saving 4ws4wd electric vehicle: design, modeling, and road tests. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 18 (1), 114-127. https://doi.org/10.1109/TITS.2016.2561626

Zhao, D., Chu, L., Xu, N., Sun, C., Xu, Y., 2018. Development of a cooperative braking system for front-wheel drive electric vehicles. Energies 11 (2). https://doi.org/10.3390/en11020378

Zhu, G., Yang, H., Yu, F., 2019. Controller design for an automobile steerbywire system. In: 2019 IEEE 28th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE). IEEE, pp. 1492-1497, Vancouver, Canada. https://doi.org/10.1109/ISIE.2019.8781444

Descargas

Publicado

07-04-2020

Cómo citar

Mañas-Álvarez, F. J., Blanco-Claraco, J. L., Torres-Moreno, J. L. y Giménez-Fernández, A. (2020) «Modelado y control multivariable del vehículo urbano eléctrico UAL-eCARM», Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, 17(2), pp. 144–155. doi: 10.4995/riai.2019.12679.

Número

Sección

Artículos