OBJETIVOS GENERALES DE LA MATERIA

Los objetivos generales que se desean lograr en este curso son:

Conocer los elementos básicos utilizados típicamente por los fabricantes de vehículos automotrices, para modelar, analizar y evaluar su comportamiento dinámico en términos del confort, desempeño y estabilidad direccional.

Conocer, analizar, modelar y simular los sistemas automotrices que busquen mejorar el comportamiento dinámico de los vehículos : ABS, ASR, BDC/VDC, suspensión semiactiva y activa etc.

Valorar el impacto que tiene el conocimiento de las características dinámicas de los vehículos automotrices en el progreso tecnológico del país y sus comunidades.

CONTENIDO DEL CURSO

INTRODUCCIÓN

a) Motivación del estudio de la Dinámica de Vehículos
b) Sistema conductor-vehículo-carretera
c) Características de comportamiento dinámico: Maneobrabilidad, desempeño y confort.

I. MECÁNICA DE RUEDAS NEUMÁTICAS

a) Fuerzas y momentos actuando en la llanta
b) Resistencia al rodamiento
c) Deslizamiento longitudinal en tracción y frenado
d) Propiedades de rigidez lateral: ángulo de deslizamiento y fuerzas laterales, ángulo de deslizamiento y momento de alineamiento y ángulo de camber.
e) Desempeño en superficies húmedas
f ) Propiedades de rigidez vertical
g) Modelos de neumáticos Pacejka.

II. DINÁMICA LATERAL : MANEOBRABILIDAD

a) Geometría de dirección
b) Maneobrabilidad en estado estable
i.Neutro-direccional
ii.Bajo-direccional
iii.Sobre-direccional
c) Respuesta de estado estable ante una entrada de dirección
i. Respuesta de la velocidad angular
ii.Respuesta de la aceleración lateral
iii. Respuesta al radio de curvatura
d) Pruebas para el estudio de las características de maneobrabilidad
i. Prueba de radio constante
ii. Prueba de velocidad constante
iii. Prueba ante un cambio en el ángulo de dirección
e) Características de la respuesta transitoria
f ) Estabilidad direccional

III. DINÁMICA VERTICAL : CONFORT

a) Sensibilidad humana a las vibraciones verticales
b) Modelos dinámicos de suspensión
c) Modelos de dos grados de libertad : un cuarto de vehículo
d) Modelos de medio vehículo, Modelos de vehículo completo
e) Caracterización de las excitaciones provenientes de las irregularidades del perfil de la carretera, Vibraciones aleatorias, Respuesta a la frecuencia
f) Indicadores de confort

IV. DINÁMICA LONGITUDINAL : DESEMPEÑO

a) Tracción máxima
b) Fuerza y momentos aerodinámicos
c) Características de transmisión de potencia
d) indicadores de desempeño de la tracción
e) Economía del consumo de combustible
f) Indicadores de desempeño del frenado

V. SISTEMAS DE CONTROL AUTOMOTRICES

a) Control de la Dinámica de Vehículos (VDC)
b) Regulación de frenado y traccción, sistemas anti-bloqueo (ABS).
c) Regulación de la traccción, sistemas anti-deslizamiento (ASR).
d) Sistemas de suspensión piloteada.
e) Sistemas de suspensión semi-activa
f) Sistemas de suspensión activa.
g) Sistemas inteligentes para la asistencia al conductor.

OBJETIVOS ESPECIFICOS DE APRENDIZAJE POR TEMA

Introducción.

Comprender, analizar e identificar de manera crítica y reflexiva los factores que afectan la dinámica de los vehículos automotrices.

Conocer los beneficios que puede aportar los sistemas de control automotrices en términos de la mejora en el confort, el desempeño y la maniobrabilidad.

Describir los componentes que constituyen el sistema conductor-vehículo-carretera.

Valorar el impacto que tiene el conocimiento de las características dinámicas de los vehículos automotrices en la seguridad, en la mejora del medio ambiente y en el progreso tecnológico.

I. Mecánica de ruedas neumáticas

Analizar matemáticamente las fuerzas y momentos que actúan en las ruedas neumáticas valorando su importancia para el estudio de la dinámica de vehículos.

Conocer el comportamiento dinámico longitudinal, lateral y verticarl de las ruedas neumáticas mediante modelos físicos.

Comprender, de manera crítica y reflexiva, el comportamiento dinámico longitudinal, lateral y vertical de las ruedas neumáticas mediante modelos físicos y valorar la utilidad que una modelación de este tipo puede aportar en el estudio de la dinámica de vehículos.

Interpretar gráficas relativas a las características de comportamiento longitudinal y lateral de ruedas neumáticas y valorar el uso de la tecnología computacional para la simulación de la dinámica de vehículos.

II. Dinámica lateral: maneobrabilidad

Conocer las características dinámicas de controladores industriales de tipo PID valorando el impacto que tienen en la productividad y en la mejora de la calidad de vida.

Representar y analizar el modelo matemático de las acciones de control: Proporcional Integral y Derivativa (PID).

Analizar y aprender el impacto que las acciones PID tienen sobre el comportamiento dinámico del sistema de control de lazo cerrado.

Aprender el significado de los diversos parámetros en los controladores PID, y discutir el efecto que tienen sobre el comportamiento dinámico del sistema de control.

III. Dinámica vertical - confort

Determinar la ganancia última de un controlador proporcional en un lazo de control. Objetivos particulares:

Conocer y contrastar los índices típicamente utilizados para evaluar las características de desempeño de un sistema de control, así como los aspectos que influyen en su estabilidad.

Traducir las necesidades de un problema de control industrial en un lenguaje técnico de sistemas de control mediante la utilización del razonamiento objetivo relacionando lo práctico con lo teórico, en particular para caracterizar los índices de desempeño deseados.

Conocer la estabilidad absoluta y relativa de un sistema de control para determinar si el sistema es estable o inestable.

Interpretar el significado del lugar de las raíces de sistemas de control estableciendo la relación con su estabilidad y su comportamiento dinámico.

IV. Dinámica longitudinal - desempeño

Conocer y analizar el modelado de la dinámica longitudinal de vehículos automotrices para propósitos de la evaluación del desempeño en frenado y tracción.

Conocer los cuantificadores que determinar las carácterísticas de frenado y de tracción.

Conocer los pruebas experiementales estándars que se utilizan comúnmente por los fabricantes de automobiles para evaluar el desempeño ante superificies secas y húmedas.

Modelar y analizar mediante simulaciones computacionales el comportamiento de vehículos en desempeño.

Realizar experimentos con simples mediciones para obtener los indicadores de desempeño en frenado.

V. Sistemas de control automotrices

Identificar los diferentes sistemas de control automático relacionados con la dinámica vehículos.

Conocer, analizar mediante modelado dinámico, especificamente, el sistema VDC, BDC que aportan una estabilidad dinámica en base a sistemas retroalimentados.

Conocer, analizar mediante modelado dinámica y simulación computacional, los sistemas de regulación de frenado y tracción, ABS/ASR y TCS.

Establecer la mejora que puede aportar el control activo al confort y maniobrabilidad en vehículos automotrices.

Estudiar y conocer los sistemas pasivos de suspensión, semiactivos y completamente activos.

TIEMPO ESTIMADO POR TEMA

- Introducción 3 horas
- Tema 1 : 9 horas
- Tema 2 : 10 horas
- Tema 3 : 8 horas
- Tema 4 : 8 horas
- Tema 5 : 6 horas

POLITICAS DE EVALUACIÓN

3 Exámenes parciales 60% (20 % cada uno)
1 Examen final 20%
Tareas, programas, proyectos y participación 20%

LIBRO DE TEXTO

Theory of Ground Vehicles
J. W. Wong
Interscience; 3 edition (March 6, 2001)
ISBN: 0471354619

LIBROS DE REFERENCIA

Fundamentals of Vehicle Dynamics
Society of Automotive Engineers; (March 1992)
Thomas D. Gillespie
ISBN: 1560911999
Race Car Vehicle Dynamics
William F. Milliken, Douglas L. Milliken
Society of Automotive Engineers; (December 1995)
ISBN: 1560915269

Motor Vehicle Dynamic, Modeling and Simulation
G, Genta
Word Scientific (1999)
ISBN: 9810229119

SOFTWARE

ADAMS. Mechanical Dynamics, Incorporation. 2301 Commonwealth Boulevard, Ann Arbor Mi.

CarSim Educational: Vehicle Dynamics Simulation, The University of Michigan (UMTRI), 1998.

MATLAB/SIMULINK. Mathworks.

VIDEOS

Fundamentals of Vehicle Dynamics
Society of Automotive Engineers
Thomas D. Gillespie

LIBROS DE CONSULTA

Race Car Vehicle Dynamics
W. F. Milliken and D. L. Milliken
SAE International. 1995

Fundamentals of Vehicle Dynamics
Thomas D. Gillespie
SAE Inc. 1992.

PERFIL DEL MAESTRO
Profesor con estudios de especialidad con experiencia industrial y/o de investigación en Ingeniería Automotriz.