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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2012.tde-14062013-143251
Document
Author
Full name
Arthur Vieira Netto Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Kassab Junior, Fuad (President)
Almeida, José Luiz Antunes de
Costa, Argemiro Luis de Aragão
Kaiser, Walter
Marques, Ricardo Paulino
Title in Portuguese
Projeto e desenvolvimento de um sistema de controle para permitir a dirigibilidade de um veículo por meio do acionamento de um joystick.
Keywords in Portuguese
Dispositivos eletrônicos
Joystick
Sistemas de controle (Desenvolvimento)
Veículos automotores
Abstract in Portuguese
Este trabalho visa o desenvolvimento de um sistema de controle, para permitir a dirigibilidade de um veículo automotor, por meio do acionamento de um joystick por um usuário, que substitui o volante e os pedais do acelerador e do freio. Foi construída uma placa de controle, que recebe os sinais de controle tais como esterçamento, aceleração e frenagem vindos do joystick operado pelo usuário, processa esses sinais e aciona eletronicamente os atuadores mecânicos no volante da direção, no servo freio e no acelerador, permitindo o controle dinâmico do veículo. Para testar esse sistema de controle foi desenvolvido um simulador de dinâmica veicular, que fornece em tempo real, as respostas dinâmicas de um veículo quando solicitado pelo usuário, por meio de comandos de direção, aceleração e frenagem. Associada ao referido simulador foi desenvolvida uma bancada de testes, que inclui os atuadores mecânicos, sensores, placa de controle e o joystick, que são testados em tempo real por um usuário, dirigindo um veículo com o auxílio do simulador em uma estrada virtual, realizando manobras como curvas, acelerações e frenagens variadas. Durante os testes mencionados foi encontrada uma série de falhas, que comprometiam a segurança e a dirigibilidade do veículo. Com base nessas falhas foi construída uma árvore de falhas, para o sistema proposto, cuja falha principal era a perda da dirigibilidade do veículo. Partindo da análise qualitativa da árvore de falhas foi proposta uma série de ações corretivas, visando manter o sistema no âmbito da dirigibilidade segura, para o usuário. Finalmente, uma proposta de um protocolo de segurança, para desenvolvimento de sistemas drive-by-wire é sugerida tendo como base o desenvolvimento deste trabalho.
Title in English
Project and development of a control system to allow the handling of a vehicle by pushing a joystick.
Keywords in English
Control system
Electronic devices
Joystick
Motor vehicle
Abstract in English
This work aims the development of a control system, to allow the handling of a automotive vehicle, by moving a joystick, which replaces the steering wheel, accelerator and braking pedals and is operated by a user. An electronic control board was built to receive control signals, such as steering, acceleration and braking signals, using a joystick handled by a user. It converts those signals and activates the mechanical actuators in the steering wheel, brake booster and accelerator, to allow the dynamic control of the vehicle. To test that control system, it was developed a vehicle dynamics simulator, which provides, in real time, the dynamics responses of a vehicle when driven by a user, by steering, braking and accelerating commands. Together with the simulator it was developed a test bench, with mechanical actuators, sensors, a control board and a joystick, which were tested in real time, by a user driving a vehicle with the assistance of the simulator, on a virtual road, performing maneuvers like curves, accelerations and varied braking. During the test it was found a series of faults, which affected the safety and driveability of the vehicle. Based on these faults, it was built a fault tree, to the proposed system, whose main fault was the loss of driveability of the vehicle. Based on the qualitative analysis of the fault tree, it was proposed a series of corrective actions, in order to keep the system on scope of the safe driveability. Finally, a proposal for a safety protocol for drive-by-wire systems was made, based on the development of this work.
 
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Publishing Date
2013-06-20
 
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