Analisi e sviluppo di un algoritmo di controllo per sospensioni adattive per mountain bike

This dissertation is part of a project whose aim is to combine the power of electronic systems with an adaptive suspensions equipped mountain bike. The suspensions are an element of fundamental importance in order to guarantee the handling of the vehicle. Thanks to these it is possible to absorb the road roughness, ensuring continuity of contact between wheel and road, and therefore enhancing the handling of the vehicle. However, because the system could find itself to be in extremely different situations, there is the need to have different kinds of damping. To make up for such inconvenience it is necessary to combine to this mechanical element an electronic component that allows the alteration of the damping capabilities of the suspensions, adapting them to the different working conditions. In this dissertation the goal is to devise an algorithm whose aim is to control the adaptive suspensions of a mountain bike. This algorithm has been obtained by combining two different modules: an algorithm that estimates the road surface, and one for the estimation of pedaling frequency and power. Hence, after an initial description of the mountain bike mounting and of the tests that were carried out, the methodologies used in this work are described, followed by the steps taken in order to come up with the final solution. Finally, the results achieved by each separate algorithm are shown. The aim is to set the proper damping at each instant of time as the road roughness and the pedaling power vary. Moreover, low response times are required, compatibly with the adaptive suspensions characteristics.

Questa tesi rientra nell’ambito di un progetto che vuole associare le potenzialità dell’elettronica a una mountain bike dotata di sospensioni adattive. Tale componente risulta essere di importanza fondamentale per poter garantire la controllabilità del veicolo. Grazie a queste è infatti possibile assorbire le asperità stradali garantendo la continuità del contatto ruota-strada aumentando la controllabilità del veicolo. Tuttavia, la presenza di contesti molto differenti genera la necessità di diversi requisiti di assorbimento. Per ovviare a tale inconveniente è nata la necessità di coniugare a questo elemento meccanico una componente elettronica che permetta di modificare le proprietà smorzanti delle sospensioni adattandole alle diverse condizioni di lavoro. In questo lavoro di tesi ci si propone di approfondire lo sviluppo di un algoritmo per il controllo delle sospensioni adattive di una mountain bike. In particolare, tale algoritmo è stato ottenuto dalla coniugazione di due diversi mloduli: un algoritmo per il rilevamento del fondo stradale, e uno per la stima dell’intensità e della frequenza di pedalata. Pertanto, dopo una descrizione dell’allestimento della mountain bike e dei test effettuati, vengono descritte nel dettaglio le metodologie usate, i passi seguiti, e i risultati ottenuti singolarmente per entrambi gli algoritmi. L’obiettivo è quello di impostare il corretto smorzamento a ogni istante di tempo al variare dell’asperità stradale e dell’intensità di pedalata. In aggiunta, si richiedono dei tempi di risposta soddisfacenti compatibilmente con le caratteristiche delle sospensioni adattive utilizzate.