Projeto de diferencial eletrônico para um veículo fórmula estudantil: modelagem e projeto do controlador usando CarSim/Simulink

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Neves, Felipe Guimarães
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de São Carlos
• Palavras-chave em Português: controle de momento de guinada; diferencial eletrônico; veículo elétrico; sistema de controle; simulação em Matlab/Simulink; control system; Matlab/Simulink simulation; electronic differential; electric vehicle; yaw moment control
• Link de acesso: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18162/tde-22042026-151137/

Em sistemas de controle veicular modernos, manter a estabilidade durante manobras de alta demanda é crucial para melhorar a segurança e o desempenho. O avanço das tecnologias automotivas, como a introdução de carros elétricos, tem colocado novos desafios e oportunidades para os sistemas de controle. Em veículos elétricos, o controle de estabilidade é ainda mais crítico devido à distribuição de torque e à ausência de um motor convencional. Os carros elétricos, os quais possuem sistemas de propulsão baseados em motores elétricos, têm a vantagem de oferecer torque instantâneo e uma distribuição de peso diferente dos veículos tradicionais. O diferencial eletrônico é uma tecnologia que tem ganhado destaque, principalmente em veículos elétricos e híbridos, permitindo o controle independente de torque em cada roda. Isso é particularmente útil em curvas e manobras de alto desempenho, onde o diferencial eletrônico pode ajustar o torque nas rodas de forma a melhorar a estabilidade e a aderência. Esse sistema pode ser particularmente vantajoso quando combinado com um carro que possua dois motores independentes na traseira, com dois motores elétricos independentes sendo possível controlar individualmente o torque aplicado em cada roda traseira e assim permitindo a realização de manobras mais ágeis e seguras. Este trabalho objetiva implementar três estratégias de controle capazes de assegurar a estabilidade em diversas condições de pista e de condução, de modo que todos alcançassem resultados satisfatórios em simulação. Os métodos escolhidos foram: o Regulador Linear Quadrático (LQR); PID (Proporcional, Integral e Derivativo); e SMC (Controle por Modo Deslizante). Uma co-simulação entre CarSim e Matlab/Simulink foi utilizada para a implementação, com o CarSim fornecendo os parâmetros não lineares do veículo e o Simulink possibilitando o desenvolvimento do sistema de controle. Foi possível implementar um controlador aplicando as técnicas LQR, PID e SMC. Todos os métodos mantiveram a estabilidade e ofereceram um desempenho robusto em diversas pistas, sustentando a estabilidade em altas velocidades. Além disso, os controladores demonstraram grande flexibilidade ao lidar com as dinâmicas não modeladas e incertezas.