Ambiente de otimização dinâmica e simulação para obtenção de perfis de velocidade ótimos de veículos pesados com calibração simplificada

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Barbosa, Pedro Muniz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: controle ótimo; Perfil de velocidade; Ecocondução; Economia de combustível
• Link de acesso: https://doi.org/10.31414/EM.2023.D.131618; https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/4785

Uma quantidade significativa de combustível fóssil consumido e poluentes emitidos em todo o mundo pode ser atrelada ao transporte em modal rodoviário. Além disso, o combustível sempre foi uma das principais parcelas em relação à precificação dos transportes de cargas e com isso, a economia dele se tornou um dos pilares para o desenvolvimento de novas tecnologias veiculares. A ecocondução, que consiste em conduzir o veículo visando condições de alta eficiência energética, tem sido amplamente estudada nos últimos anos devido aos seus possíveis benefícios na redução do consumo de combustível e emissão de poluentes. Uma das frentes de estudo da ecocondução é a otimização de perfis de velocidade, que se traduz em, através de um problema de controle ótimo, minimizar o consumo de combustível de uma rota tendo como variável de controle a velocidade do veículo. Boa parte das montadoras de veículos pesados já possuem soluções que buscam economizar combustível através desta estratégia, porém, tais soluções só são introduzidas no mercado através de veículos novos. Devido à alta idade média dos veículos rodoviários no Brasil e ao constante aumento dela, métodos que sejam também aplicáveis para esta frota já existente poderiam auxiliar no aumento da eficiência energética dela mais rapidamente. Neste trabalho é proposto um ambiente computacional baseado em otimização dinâmica e simulação numérica rigorosa para minimização do consumo de combustível em veículos pesados, através da otimização de perfis de velocidade em trajetos rodoviários que seja de aplicação genérica, ou seja, aplicável em qualquer marca ou modelo de veículo e que não necessite em sua calibração dados altamente custosos a serem obtidos, como fazem as soluções já existentes disponibilizadas por algumas montadoras. A metodologia utilizada consiste em definir um modelo de consumo de combustível de elevada exatidão e de fácil calibração, um modelo de dinâmica veicular que abrange os principais parâmetros de movimento do veículo, elaborar e resolver o problema de controle ótimo e por fim, verificar o desempenho da solução em um ambiente de simulação dinâmica que aborda diversos aspectos dimensionais e cinemáticos do veículo e do trajeto através do programa TruckSim. Os resultados mostraram, nos cenários de estudo, que tal solução tem capacidade de reduzir 8,32% em média do consumo de combustível de um caminhão quando comparado a um perfil de velocidade constante