Identificazione di un modello dello pneumatico per un sistema di controllo di trazione real-time

Abstract

Secondo l’ultimo rapporto annuale ISTAT, i motociclisti rappresentano la seconda categoria di utenti della strada più vulnerabile, con un totale di 851 vittime per incidenti stradali in Italia durante il 2022. L'efficacia dei sistemi di controllo elettronici per i motocicli nel prevenire gli incidenti è stata comprovata nel corso degli anni, confermandoli come componenti fondamentali per la sicurezza. Il controllo di trazione, il quale regola l’erogazione di potenza del veicolo garantendo stabilità e al contempo migliorandone le performance, è ad oggi uno dei più diffusi sistemi di controllo elettronici. In questa tesi vengono proposti due differenti modelli per la caratterizzazione del raggio di rotolamento degli pneumatici per motocicli. Il raggio di rotolamento, in particolar modo per gli pneumatici per motocicli, varia sensibilmente con l’angolo di inclinazione e la velocità angolare della ruota. I modelli sono stati sviluppati prevedendo l’integrazione degli stessi in un sistema di controllo di trazione che opera in tempo reale, dopo opportuna identificazione off-line su dati raccolti sperimentalmente.

Uno strumento software per la gestione di tutti i passaggi necessari per l’identificazione, dalla preparazione e selezione dei dati fino alla fase di test, è stato realizzato tramite MatLab. Lo strumento è stato dotato di interfaccia grafica, permettendo di velocizzare l’intero processo di identificazione.

Il progetto di tesi fa parte dei progetti di ricerca portati avanti dal reparto Ricerca e Sviluppo di Ducati Motor Holding S.p.a. I dati sperimentali raccolti, così come tutte le risorse hardware e software utilizzate durante lo sviluppo di questo lavoro, sono state gentilmente messi a disposizione da Ducati Motor Holding S.p.a.

Motorcyclists, accordingly to the ISTAT yearly report, are the second most vulnerable road user category, counting 851 casualties in accidents involving motorcycles in Italy during 2022. The effectiveness of vehicle's electronic control systems in preventing accidents has been demonstrated over the years, making them a valuable safety component for motorcycles. Traction control, which regulates the power delivery of the vehicle to ensure stability and improve performance, is now one of the most widespread control systems.

In this thesis, two different model functions for the characterization of the dynamic rolling radius of motorcycle's tyres are proposed. The rolling radius, specially for motorcycle tyres, changes as the camber angle and the angular speed of the wheel increase. The models have been developed to be integrated into a real-time traction control system, after suitable identification on experimental data.

A software tool that encompasses all identification steps, from data preparation and selection to model testing, has been developed within MatLab. A graphical interface has been included to facilitate the identification process.

This thesis work is part of the research projects conducted by the Research and Development department of Ducati Motor Holding S.p.a. All experimental data and resources used during the development of this thesis were generously provided by Ducati Motor Holding S.p.a.