Modelagem matemática da dinâmica longitudinal do protótipo de um trator de pequeno porte

Abstract

O presente trabalho trata da modelagem matemática da dinâmica longitudinal do protótipo de um trator de pequeno porte. A automação e a robótica estão cada vez mais presentes na agricultura, atualmente há uma variedade de tecnologias disponíveis e com custos decrescentes que são utilizadas no contexto da agricultura de precisão. Nas grandes propriedades agrícolas encontram-se modernas soluções tecnológicas em termos de máquinas e equipamentos e, nos últimos anos tem-se intensificado pesquisas para utilização de veículos autônomos nessas propriedades. Porém, nas pequenas propriedades da agricultura familiar, a adoção de pacotes tecnológicos ainda é restrita devido, principalmente, à escassez de recursos financeiros para investimento. Em uma perspectiva futura de tornar o protótipo de um trator de pequeno porte um veículo autônomo para a agricultura familiar, o desenvolvimento do modelo matemático possibilita a implementação do controle do deslocamento veicular. A modelagem baseia-se em princípios físicos da mecânica Newtoniana e pode ser dividida em dinâmica de guinada e dinâmica longitudinal, tais abordagens podem ser realizadas de forma independente. Na dinâmica longitudinal, que foi o enfoque deste trabalho, considera-se o torque demandado do motor para movimentar o veículo, bem como as forças de resistência ao movimento, que correspondem a resistência aerodinâmica, resistência ao rolamento e resistência devido ao peso. O torque demandado do motor divide-se em torque de partida, aplicado no momento em que inicia-se o deslocamento do veículo e, torque de regime permanente, quando o veículo desenvolve uma velocidade constante. O torque e a resistência ao rolamento são determinados experimentalmente, desprezando-se a resistência aerodinâmica devido as baixas velocidades desenvolvidas pelo trator de pequeno porte. Após a formulação do modelo matemático, foi realizada a simulação computacional e a validação experimental com base em testes de deslocamento longitudinal no protótipo do trator de pequeno porte.