Mecânica

Brasileiro propõe novo controlador de freios ABS

Brasileiro propõe novo controlador de freios ABS
"Conseguimos alcançar o ponto máximo da frenagem sem conhecer a velocidade angular ou o coeficiente de deslizamento da pista, apenas conhecendo a velocidade linear do carro."[Imagem: Cortesia FMCSA]

Sistema de controle

Em um mundo em que quase tudo é automatizado, a maioria das pessoas dá por garantido o funcionamento desses "automatismos".

Contudo, por trás de cada aparelho, do forno de microondas ao piloto automático de um avião, existem programas de computador dizendo aos aparelhos o que eles devem fazer em cada situação.

"Tudo o que é automatizado requer um processo de controle e para isso é necessário um grande suporte da matemática," explica Tiago Roux de Oliveira, autor de um estudo realizado na Coppe/UFRJ - atualmente ele é professor da UERJ.

O que Tiago fez foi criar um novo algoritmo que permite a elaboração de processos de controle mais simples, mais eficazes e com uma resistência muito maior a falhas e variações imprevistas no processo.

Em tese, o projeto de um controlador eletrônico para automatizar um sistema envolve a descrição matemática de todas as variáveis relevantes, o processamento de todas as suas inter-relações, e a geração da saída corresponde.

Mas tudo começa a se complicar quando se depara, no mundo real, com situações que não são lineares - há muitos sistemas que são não-lineares, e há ainda alguns conhecidos como fortemente não-lineares. Além de um número maior de entradas, para se assegurar de que todos os fatores estão sendo levados em conta, o processamento interno é muito mais complexo.

Pode ocorrer, por exemplo, que a relação de entrada e saída do sistema esteja adequada, mas seus estados internos podem estar atingindo valores não previstos, ocasionando risco de danos ao sistema - pense no controle de um avião, navio, ou mesmo do piloto automático de um carro, e pode-se imaginar quais são esses riscos.

Controle do freio ABS

O trabalho de Tiago - aquele tipo de teoria com potencial de impacto imediato na prática - consistiu na criação de algoritmos de controle com uma quantidade reduzida de informações, medindo apenas algumas variáveis do sistema. Essa simplificação torna o programa de controle muito mais resistente a falhas.

"Meu objetivo inicial era trabalhar com classes mais gerais de sistemas não-lineares. Mas, à medida que trabalhávamos, fomos descobrindo aplicações para a teoria, o que foi a parte mais gratificante do trabalho," conta ele.

Brasileiro propõe novo controlador de freios ABS
Pesquisador brasileiro demonstrou que os freios ABS, presentes até em bicicletas, podem ser controlados de forma mais simples e eficaz. [Imagem: Angelika Klein/Uni_Saarland]

O primeiro experimento, ainda em nível de simulação numérica, teve como resultado uma nova proposta de controlador para os freios ABS (Antilock Braking System), o sistema que impede o travamento das rodas durante a frenagem de um carro.

Enquanto os freios comuns tentam zerar instantaneamente a velocidade angular das rodas, os freios ABS utilizam uma variável que corresponde à maior força de atrito, o que resulta em uma parada mais suave em um espaço menor, sem que a roda trave.

"Em nosso experimento na Coppe, conseguimos alcançar o ponto máximo da frenagem sem conhecer a velocidade angular ou o coeficiente de deslizamento da pista, apenas conhecendo a velocidade linear do carro," conta Tiago.

Robôs autônomos

A estratégia proposta pode também ser aplicada a outros problemas de otimização.

Por exemplo, em um tipo de sistema de navegação chamado servovisão, pelo qual o controle dos movimentos de um robô é feito através das imagens captadas por sua câmera, e não pela informação medida nos motores das suas juntas.

Hoje, a tecnologia permite a servovisão com uma câmera alinhada com o robô. Na proposta de Tiago, tornou-se possível controlar o robô com a câmera em qualquer ângulo.

É uma excelente saída para ambientes inóspitos, como o fundo do mar, e espaços com radioatividade, quando pode ser impraticável fazer ajustes na câmera.

A teoria está pronta. Agora só falta o interesse da indústria.

"Precisamos de apoio para tirar essas ideias do papel. Sobre o freio ABS, conseguimos chegar a um esquema que se mostrou mais eficiente do que o tradicional e seria muito bom testar a aplicação desse algoritmo em nossos carros. Ideias nós temos, sabemos fazer. Só faltam o interesse das empresas e os incentivos," diz Tiago.





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