Analisi e controllo di una frizione motociclistica by-wire con architettura ibrida

This thesis deals with the analysis and control of motorbike clutch-by- wire system with hybrid architecture. The innovativeness of this architecture is given by the combination, ideally in a parallel mode, of the traditional manual actuation with an electro-hydraulic by-wire actuation. The architecture therefore allows to act in an automatic mode on the clutch and, thanks to the possibility of using the manual actuation in every operating condition, it is not affected by the safety issues related to a purely by-wire solution. The peculiarity of the system is the hybrid architecture, which makes possible different strategies of interaction between pilot and actuator; it is therefore necessary to analyze the behavior of the whole system in every operating condition. The high-level control strategy identified for each of them has the ability to manage the influence of the driver action during the automatic modulation of the clutch, always guaranteeing to the driver the authority of the clutch control. The automatic control of the by-wire actuation allows the modulation or the opening of the clutch, emulating the rider’s action through the handlebar lever. The design of the low-level control structure of the electro-hydraulic actuator required many experiments to identify a suitable mathematical description of the overall system, due to its non-linearities. Despite the uncertainties of the model, the implemented control loops allowed to obtain good performances. The reference signal for the low-level control will be generated by a vehicle logic that has as its final objective the regularization of the engine torque. In this regard, a preliminary study was carried out which allowed to define an intervention index based on the data acquired from a road test of the motorbike.

Il lavoro svolto affronta l’analisi e il controllo di una frizione motociclistica by-wire con architettura ibrida. L’innovatività dell’architettura è data dalla combinazione, idealmente in parallelo, della classica attuazione manuale con una attuazione by-wire di tipo elettro-idraulico; permette quindi di agire in modo automatico sulla frizione e, proprio grazie alla possibilità di intervenire anche manualmente, non risente delle problematiche di sicurezza legate ad una soluzione esclusivamente by-wire. La particolarità del sistema è proprio l’architettura ibrida, che rende possibili diverse strategie di interazione tra pilota e attuatore; è quindi necessario analizzare il comportamento del sistema in ogni condizione di funzionamento. Per ciascuna di esse è stata individuata una strategia di controllo di alto livello in grado di gestire l’influenza della azione manuale durante la modulazione automatica della frizione, garantendo sempre al pilota la priorità di intervento. L’attuazione automatica by-wire permette di modulare o aprire la frizione, emulando l’azione del pilota attraverso la leva al manubrio. La progettazione della struttura di controllo di basso livello dell’attuatore elettro-idraulico ha richiesto numerosi esperimenti per l’identificazione di una opportuna descrizione matematica del sistema complessivo, a causa delle non linearità presenti al suo interno. Nonostante le incertezze del modello, gli anelli di controllo implementati hanno permesso di ottenere comunque delle buone prestazioni. Il segnale di riferimento per il controllo di basso livello verrà generato da una logica veicolo che ha come obiettivo finale la regolarizzazione della coppia motore. A tal proposito, è stato effettuato uno studio preliminare che ha permesso di definire un indice di intervento a partire dai dati acquisiti da una prova su strada del motoveicolo.