Braking pressure control design of a brake-by-wire actuator for a formula E

Control theory diffusion in automotive field is in expansion with the so-called X-by-Wire technologies, that replace the traditional mechanical links between the driver and the vehicle with electronic ones, thanks to the action of a control strategy. This kind of technologies are able to improve safety, in traditional cars, or performance, in sport-oriented applications. In this thesis, the focus is given on the implementation of a performance-oriented control strategy for a Brake-by-Wire for a Formula E actuated by an electro-hydraulic brake. In order to design a proper control action, a model of the system has been derived and identified via a frequency based procedure, therefore the tuning method is the so-called model-based design. The resulting controller has been tested in several circuit sessions by professional drivers. Finally, in order to improve performance and robustness, two different data-driven methods have been taken into account to automatically re-calibrate the controller in case of considerable changes in the system. The first one aims at updating the static map used in the feed-forward action, the other one at tuning the feedback action through the Virtual Reference Feedback Tuning method.

La diffusione della teoria del controllo nel settore automobilistico è in espansione attraverso le tecnologie X-by-Wire, le quali sostituiscono i tradizionali collegamenti meccanici tra guidatore e veicolo con sistemi elettronici, grazie all'azione di una strategia di controllo. Questa tipologia di tecnologie è in grado di migliorare la sicurezza, per quanto riguarda i veicoli tradizionali, o le prestazioni, nelle competizioni sportive. Questa tesi si focalizza sull'implementazione di una strategia di controllo per un sistema Brake-by-Wire per una Formula E attuato tramite un freno elettro-idraulico. Al fine di predisporre una corretta azione di controllo, è stato ricavato un modello del sistema che è stato successivamente identificato mediante una procedura in frequenza. Il controllore ottenuto attraverso delle tecniche note come model-based control design è stato poi validato in diverse sessioni di test in pista, da piloti professionisti. Infine, per aumentare il livello di prestazioni e robustezza, sono state considerate due diverse tecniche data-driven in grado di ricalibrare il controllore in caso di considerevoli cambiamenti nel sistema. La prima ha lo scopo di aggiornare la mappa statica usata nell'azione in feed-forward, mentre la seconda ricalcola i parametri del controllo in retroazione attraverso il metodo del Virtual Reference Feedback Tuning.