Tesis:
Dynamic response optimization of vehicles through efficient multibody formulations and automatic differentiation techniques.
- Autor: CALLEJO GOENA, Alfonso
- Título: Dynamic response optimization of vehicles through efficient multibody formulations and automatic differentiation techniques.
- Fecha: 2013
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA MECANICA Y DE FABRICACION
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/22555/
- Director/a 1º: GARCIA DE JALON DE LA FUENTE, Francisco Javier
- Resumen: Cada día el diseño y desarrollo de sistemas de suspensión para vehículos se basa más en el diseño por ordenador y en herramientas de análisis por ordenador, las cuales permiten anticipar los problemas y resolverlos por adelantado. El comportamiento y las características dinámicas se calculan con precisión, bajo coste y recursos y tiempos de cálculo reducidos. Sin embargo, existe una componente iterativa en el proceso, que requiere la definición manual de diseños a través de técnicas “prueba y error”. Esta Tesis da un paso hacia el desarrollo de un entorno de simulación eficiente capaz de simular, analizar y evaluar diseños de suspensiones vehiculares, y de mejorarlos hacia la solución óptima mediante la modificación de los parámetros de diseño. La modelización mediante sistemas multicuerpo se utiliza aquí para desarrollar un modelo de autocar con 18 grados de libertad de manera detallada pero eficiente. La geometría y demás características de la suspensión se ajustan a las del vehículo real, así como los demás parámetros del modelo. Para simular la dinámica vehicular se utiliza una formulación multicuerpo moderna y eficiente basada en las ecuaciones de Maggi, a la que se ha incorporado un visor 3D. De este modo, se simulan maniobras vehiculares en tiempos inferiores al tiempo real. Una vez que la dinámica está lista, los análisis de sensibilidad son cruciales para una optimización robusta y eficiente. Para ello, se presenta una técnica matemática que permite derivar las variables dinámicas dentro de la formulación de forma algorítmica, general, con la precisión de la máquina, y razonablemente eficiente: la diferenciación automática. Este método propaga las derivadas con respecto a las variables de diseño a través del código informático y con poca intervención del usuario. En contraste con otros intentos en la bibliografía, generalmente particulares y limitados, se realiza una comparación de librerías, se desarrolla una formulación híbrida directa-automática para el cálculo de sensibilidades, y se presentan varios ejemplos reales. Finalmente, se lleva a cabo la optimización de la respuesta dinámica del vehículo citado. Se analizan cuatro tipos distintos de optimización: identificación de parámetros, optimización de la maniobrabilidad, optimización del confort y optimización multi-objetivo, todos ellos aplicados al diseño del autocar. Además de resultados analíticos y gráficos, se incluyen algunas consideraciones acerca de la eficiencia. En resumen, se puede mejorar el comportamiento dinámico de vehículos por medio de modelos multicuerpo y de técnicas de diferenciación automática y optimización avanzadas, posibilitando un ajuste automático, preciso y eficiente de los parámetros de diseño.