Uso de herramientas avanzadas de modelización física en el diseño óptimo de sistemas de suspensión

Abstract

En este trabajo se emplea el entorno de simulación numérica Simscape para estudiar la respuesta dinámica de sistemas de suspensión. En el estudio se usan modelos simplificados de cuarto de vehículo y de medio vehículo con conductor, y se consideran las respuestas libres y las respuestas forzadas inducidas por un modelo de bache sinusoidal. En la construcción de los modelos computacionales y la ejecución de las simulaciones, se aplican recursos de programación de Simscape y Matlab, y se utilizan esquemas de computación paralela. Para validar los resultados de las simulaciones Simscape, se realiza una comparación con los resultados obtenidos en Maple mediante una formulación basada en sistemas de ecuaciones algebraico-diferenciales. Como aplicación, se estudia el diseño óptimo de un sistema de suspensión para el asiento del conductor en un modelo de medio vehículo. Los resultados obtenidos confirman el enorme potencial de Simscape en la modelización y simulación numérica de problemas complejos. También indican la relevancia del uso combinado de Simscape y estrategias de optimización aleatoria para abordar problemas de diseño óptimo con múltiples parámetros.

In this work, we use the simulation environment Simscape to study the dynamic response of suspension systems. In the study, we employ quarter-car and half-car simplified models and consider both the free responses and the forced responses induced by a sinusoidal bump model. In order to build the computational models and run the numerical simulations, we apply Simscape and Matlab programming tools and take advantage of parallel computing resources. To validate the results of the Simscape simulations, we perform a comparison with the results produced by Maple using a system of differential-algebraic equations. As an application, we study the optimal design of a suspension system for the driver's seat in a half-car model. The obtained results confirm the huge potential of Simscape for modeling and numerical simulation of complex problems. They also point out the relevance of combining Simscape and advanced random optimization strategies in multi-parameter design problems.