Analisi e controllo delle dinamiche fuori dal piano di un motoveicolo sportivo

Lo scopo di questa tesi è lo studio delle dinamiche dei modi di vibrare di weave e wobble della motocicletta e lo sviluppo di un opportuno sistema di controllo capace di smorzare le oscillazioni generate da tali risonanze, utilizzando in particolare un ammortizzatore di sterzo controllato elettronicamente. Inizialmente è stata effettuata in simulazione un’analisi di sensitività volta a valutare l’effetto, sulle dinamiche di interesse, dovuto alle variazioni di alcuni parametri caratteristici della motocicletta. Più in dettaglio dall’analisi è emerso come piccoli valori del coefficiente di smorzamento di sterzo attenuino le oscillazioni di weave ma amplifichino quelle di wobble e, viceversa, valori di smorzamento elevati attenuino le oscillazioni di wobble ma amplifichino quelle di weave. Per gestire al meglio questo compromesso tra lo smorzamento dei due modi vi è quindi la necessità di sviluppare opportune logiche per rilevare e controllare le dinamiche di interesse. Successivamente è stato presentato un modello dinamico multibody orientato al controllo della motocicletta in curva, capace di catturare le dinamiche dei modi di weave e wobble. Tale modello è stato quindi validato utilizzando il simulatore BikeSim. Si è quindi passati all’implementazione di un algoritmo di riconoscimento dei modi in risonanza (algoritmo Mode Detection). A partire dall’uscita di tale algoritmo sono state sviluppate diverse logiche di controllo semi-attive per lo smorzatore di sterzo. Questi controllori, le cui prestazioni sono state valutate in simulazione utilizzando opportune cifre di merito, si sono dimostrati più efficaci delle soluzioni riportate in letteratura nello smorzare le oscillazioni dei modi risonanti. Infine l’algoritmo Mode Detection è stato testato utilizzando dati provenienti da prove sperimentali effettuate utilizzando una motocicletta opportunamente allestita. Tali prove hanno confermato l’efficacia dell’algoritmo sviluppato, che si è dimostrato capace di individuare correttamente le oscillazioni dovute alle risonanze di weave e wobble.