Medición precisa del ángulo de deslizamiento - Deslizamiento avanzado

Hay muchas razones por las que se quiere medir el ángulo de deslizamiento de los vehículos. Desde el desarrollo de modelos para sistemas electrónicos de control de estabilidad hasta la evaluación del rendimiento de distintos compuestos de neumáticos. Pero sea cual sea el uso final de los datos, hay un requisito que todos tienen en común: quieren que sean precisos.

Cuando se trata de medir el ángulo de deslizamiento, la precisión significa algo muy pequeño. La norma ISO15037 recomienda un error máximo de 0,5°, aunque la mayoría de los usuarios finales requieren una precisión mucho mayor, ya que incluso un cambio de 0,5° en el ángulo de deslizamiento es significativo en la dinámica del vehículo. Pero si desea obtener datos sobre el ángulo de deslizamiento con cierta confianza en su precisión, merece la pena comprender cómo se mide y qué puede hacer para minimizar las fuentes de error que afectan a todos los dispositivos GPS o de navegación inercial de ángulo de deslizamiento.

El ángulo de deslizamiento de un vehículo describe la relación entre las velocidades de avance y lateral en forma de ángulo y suele representarse con el símbolo β. En otras palabras, es la diferencia entre hacia dónde apunta algo (rumbo) y hacia dónde se dirige realmente (trayectoria): piense en un avión aterrizando con viento de costado o en un coche de rally tomando una curva. Tanto el GPS de doble antena como los sistemas de navegación inercial calculan el ángulo de deslizamiento restando el ángulo de trayectoria del objeto de su rumbo. Por tanto, lo primero que hay que tener en cuenta es que los datos del ángulo de deslizamiento nunca pueden ser más precisos que los del rumbo, porque uno se basa en el otro.

También hay que tener en cuenta que la precisión del ángulo de deslizamiento varía con la velocidad, algo que a menudo desconcierta a los usuarios finales. Para calcular el ángulo de seguimiento de un objeto, los sistemas GPS y de medición inercial toman la arctangente de las velocidades este y norte [atan(Ve/Vn)]. Teniendo en cuenta que estos instrumentos miden la velocidad con una precisión relativamente fija de, digamos, 0,1 km/h, parece obvio que un pequeño error como éste es proporcionalmente más significativo a bajas velocidades. Por eso la precisión del ángulo de deslizamiento mejora con la velocidad.

Si conoce la velocidad a la que desea realizar sus pruebas de ángulo de deslizamiento, puede calcular la precisión esperada de cualquier sistema con la siguiente función:

Otras fuentes de error se deben a la instalación del equipo de medición en el vehículo o a la incapacidad del dispositivo para compensar adecuadamente. Por eso a los ingenieros no les importa dedicar tiempo a asegurarse de que la instalación es lo suficientemente buena como para captar los datos que necesitan. Medir dos veces, cortar una, como se suele decir.

Lo mismo ocurre en vertical, ya que la velocidad de balanceo de los vehículos durante las pruebas dinámicas puede llegar a 1 radián/s. Si la distancia vertical entre el punto que te interesa y el punto desde el que estás midiendo es de 1 metro, puede afectar a la velocidad lateral hasta en 1 m/s. Esto, a su vez, desvía el ángulo de deslizamiento en casi 3° a 72 km/h. Para obtener una precisión de 0,5°, es importante montar el instrumento a menos de 50 centímetros en vertical del punto que se desea medir; de lo contrario, los datos serán inexactos durante las pruebas dinámicas.

Esta imagen muestra el ángulo de deslizamiento (β) notificado por el sensor inercial a dos velocidades diferentes. El ángulo de deslizamiento es la diferencia entre el rumbo del vehículo (representado por el eje x del vehículo) y su curso sobre el suelo (track). Los círculos grises representan el posible error en la medición de la velocidad a baja velocidad (v) y a alta velocidad (v'). Por lo tanto, la verdadera medición del ángulo de deslizamiento puede estar en cualquier lugar dentro del círculo correspondiente. La precisión del ángulo de deslizamiento para cada medición se muestra mediante b y b', y se puede ver cómo disminuye a medida que aumenta la velocidad del vehículo.

El peralte de la carretera es una fuente de error que afecta directamente al ángulo de deslizamiento y no puede controlarse, pero puede verse si el dispositivo de medición describe exactamente cómo se mueve la carrocería del vehículo en el espacio. Esta es una de las razones por las que los sistemas basados en navegación inercial ofrecen un rendimiento superior en las pruebas del mundo real, ya que proporcionan a los usuarios una imagen completa y cronometrada con precisión de cómo se mueve el vehículo en todos los ejes.

Por lo tanto, conseguir la precisión de ángulo de deslizamiento deseada es algo más que leer las especificaciones de un equipo. Como mínimo, significa seleccionar un instrumento capaz de medir el rumbo y la velocidad con suficiente precisión para sus necesidades; recuerde que, como regla general, la precisión del ángulo de deslizamiento sólo puede ser tan buena como la precisión del rumbo. Y aunque la precisión del ángulo de deslizamiento siempre mejorará con la velocidad, si se toma el tiempo necesario para instalar y configurar correctamente el equipo y calcula la precisión prevista del ángulo de deslizamiento en función de la velocidad de cada prueba, al menos podrá confiar en la precisión de los datos de ángulo de deslizamiento que recopile.

Descargue un documento más técnico sobre cómo medir con precisión el ángulo de deslizamiento, Precisión del ángulo de deslizamiento (120802)