Controle não linear da válvula borboleta eletrônica automotiva.

Abstract

RESUMOO sistema de admissão de ar constituído da válvula borboleta automotiva e seu respectivo módulo de gerenciamento, são responsáveis pelo controle do fluxo de massa de ar fornecido ao motor e têm contribuído para reduzir o consumo de combustível e emissões e para melhorar a dirigibilidade e segurança. Por ser um elemento mecânico móvel, está sujeita à não linearidades como o atrito seco (atrito de Coulomb), a não linearidade da mola (força de retorno da mola) e a folga entre as engrenagens. Uma não linearidade, quando excessiva, pode causar oscilações e erros na abertura da válvula. Ademais, a presença de oscilações no sistema de controle aumenta a mutabilidade das variáveis de estados do sistema, causa desgaste dos componentes e majora o consumo de energia, além de provocar o desperdício de materiais. A válvula borboleta automotiva apresenta erros de regime estacionário e resposta transitória subamortecida, devido às suas não linearidades características que a compõem. A utilização de novas técnicas de compensação das não linearidades é fundamental para melhorar o desempenho do sistema de controle que compõem a válvula borboleta, sendo, portanto, de grande interesse para a indústria automotiva; pois é necessário um controle de posicionamento preciso e robusto que permita aperfeiçoar o consumo de combustível e controle de torque, por exemplo. Um controlador não linear pode muitas vezes ter recursos atraentes, como implementação mais simples, mais precisão ou menor gasto de energia do controlador; além de atender à demanda por alta robustez na abertura não linear da válvula. Essas vantagens dos controladores não lineares são devidas ao tratamento adequado das não linearidades e controladores lineares não podem compensar adequadamente as não linearidades e as forças não lineares são negligenciadas. O presente trabalho apresenta o estudo e uma análise comparativa dos compensadores não lineares: controlador rastreador de trajetória por linearização entrada-saída, controlador por modos deslizantes empregando a função saturação e o controlador por modos deslizantes empregando a função tangente hiperbólica.Tais controladores serão desenvolvidos desde a teoria até à simulação utilizando como referência uma válvula borboleta automotiva da Bosch modelo DV-E5 ETC.Palavras chaves: Válvula borboleta eletrônica automotiva, controle não linear, linearização por realimentação entrada-saída, modos deslizantes.