Aplicación y Comparación de Controladores LQR, LQG y de Observar de Estados en Suspensi´on deVeh´ıculos

Resumen

El uso de controladores son técnicas avanzadas de control aplicadas en la suspensión de vehículos para mejorar la estabilidad, el confort y la seguridad de la conducción [1]. Estas técnicas permiten diseñar sistemas de suspensión activa que responden dinámicamente a las condiciones de la carretera y el comportamiento del vehículo. El control por observador se utiliza para estimar las variables de estado del sistema que no son directamente medibles [2]. En el contexto de la suspensión de vehículos, un observador puede estimar la velocidad de la carrocería y las fuerzas en los amortiguadores basándose en mediciones de desplazamiento y aceleración. El LQR es una técnica de control ´ optimo que minimiza una función de coste cuadrática, que general mente incluye términos relacionados con el desplazamiento, la velocidad y la energía del actuador [3]. En la suspensión de vehículos, el LQR busca equilibrar el confort del pasajero (minimizando las aceleraciones de la carrocería) y la adherencia de los neumáticos al suelo (minimizando el desplazamiento de la rueda). Esto se logra ajustando las fuerzas generadas por los actuadores de la suspensión para que el sistema responda de manera ´ optima a las perturbaciones de la carretera [4]. El LQG es una extensión del LQR que incorpora un observador de estado (como el filtro de Kalman) para manejar la incertidumbre en las mediciones y los modelos del sistema [5]. Esto es particularmente ´útil en la suspensión de vehículos, donde las mediciones pueden estar contaminadas por ruido y los modelos pueden no ser completamente precisos. Un buen control en la suspensión de vehículos es crucial porque afecta directamente la seguridad, el confort y la estabilidad del vehículo. Sin un control adecuado, la suspensión puede no responder adecuadamente a las condiciones cambiantes de la carretera, resultando en una disminución del confort para los pasajeros y una mayor dificultad para mantener la adherencia de los neumáticos al suelo. Esto puede llevar a situaciones peligrosas, especialmente en condiciones de conducción adversas. Implementar técnicas avanzadas de control como el LQR y el LQG es fundamental para garantizar un desempeño ´ óptimo del sistema de suspensión, mejorando la experiencia de conducción y la seguridad general del vehículo. En este artículo se analizarán y se implementaran estos controladores en un modelo de suspensión de vehículo, evaluando su efectividad ante perturbaciones de la carretera simuladas mediante plataformas que replican un escenario de carretera real. Los resultados obtenidos permitirán comparar la eficacia de cada controlador y determinar cual ofrece el mejor desempeño en términos de estabilidad y confort de conducción.