Desenvolvimento de uma Plataforma HIL para Simulação de Sistemas Dinâmicos: Aplicação em Simulação de Modelo e Projeto de Controlador PI para o Controle da Rotação em Regime de Marcha Lenta

Development of a HIL Platform for Dynamic Systems Simulation: Application for Model Simulation and PI Controller Design for Idle Speed Control

REBOLO, Marcus Vinícius de Lima; CIPPARRONE, Flavio Almeida de Magalhães; LAGANÁ, Armando Antônio Maria; JBELLE, Alex Sandro de Souza; NOGUEIRA, Wellington Henrique; GUSMÃO, William Miranda

Trabalho completo:

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma Hardware-in-the-Loop (HIL) para simulação de sistemas dinâmicos automotivos, com foco no controle da rotação em regime de marcha lenta de um motor flex Volkswagen EA111 BPA 1.6L. O HIL gera os sinais de sensores necessários e lê os comandos de atuação, enquanto uma ECU baseada na arquitetura tricore, conectada ao HIL, executa as rotinas completas de gerenciamento do motor, incluindo um controlador PI (Proporcional-Integral) para a rotação em marcha lenta e o sincronismo de injeção e ignição. Demonstra-se, assim, a importância da plataforma HIL para o desenvolvimento e teste de software automotivo, permitindo a validação de algoritmos e estratégias de controle em ambiente controlado. O modelo de marcha lenta foi obtido por meio de perturbações em degrau no ângulo de ignição, isolando as influências do ar e do combustível, e posteriormente embarcado no HIL para reproduzir a dinâmica real do motor. Por fim, o desempenho do controlador foi avaliado tanto no HIL quanto no veículo real, utilizando métricas como o Erro Integral Absoluto (IAE) e o Erro Quadrático Médio Normalizado (NRMSE) para a comparação dos resultados. A semelhança entre as respostas obtidas comprova a eficácia e a robustez do método proposto.

This work presents the development of a Hardware-in-the-Loop (HIL) platform for automotive dynamic system simulations, focusing on the idle speed control of a Volkswagen EA111 BPA 1.6L flex-fuel engine. The HIL generates the necessary sensor signals and reads actuation commands, while a tricore-based ECU (Electronic Control Unit), connected to the HIL, runs the complete engine management routines, including a PI controller (Proportional-Integral) for idle speed and ignition/injection synchronization. Thus, we demonstrate the importance of the HIL platform for automotive software development and testing, enabling the validation of algorithms and control strategies in a controlled environment. The idle speed model was obtained by applying step perturbations to the ignition angle, isolating the influences of air and fuel, and was subsequently embedded into the HIL to replicate the engine's actual dynamics. Finally, the controller's performance was evaluated both on the HIL and the real vehicle, with performance metrics such as the Integral of Absolute Error (IAE) and the Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) used to compare the results. The strong agreement between both responses reinforces the effectiveness and reliability of the proposed method.

Palavras-chave: - -

DOI: 10.5151/simea2025-PAP88

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Como citar:

REBOLO, Marcus Vinícius de Lima; CIPPARRONE, Flavio Almeida de Magalhães; LAGANÁ, Armando Antônio Maria; JBELLE, Alex Sandro de Souza; NOGUEIRA, Wellington Henrique; GUSMÃO, William Miranda; "Desenvolvimento de uma Plataforma HIL para Simulação de Sistemas Dinâmicos: Aplicação em Simulação de Modelo e Projeto de Controlador PI para o Controle da Rotação em Regime de Marcha Lenta", p-436-443. In: Anais do XXXII Simpósio Internacional de Engenharia. São Paulo: Blucher, 2025.
ISSN 23577592, DOI 10.5151/simea2025-PAP88