Estimation of longitudinal contact force using smart tyres

The aim of the present work is to improve the estimation of the longitudinal contact force provided using smart tyres. This work is developed in the context of CyberTyreTM project by Pirelli S.p.A, which seeks to use the tyre to get information to be integrated with other sensors installed on the vehicle, in order to improve vehicle active control systems. Information of what is happening in the contact patch can be extracted by the measures of a triaxial accelerometer mounted on the inner liner of the tyre. The most relevant information that can be obtained from these data consists in the estimation of the contact forces exchanged between tyres and ground. The focus of this work is to improve the estimation of longitudinal contact force using a correlative approach. The actual estimation performs quite good in presence of significant longitudinal forces, but the estimation gets poor in case in which longitudinal force exchanged with ground by tyres are very low or null. Initially an analysis on the causes of the incorrect estimation when longitudinal forces are low will be conducted. Then a new approach based on the use of different models of estimation depending on the condition in which vehicle is running will be developed.

Lo scopo del di questa tesi è il miglioramento della stima della forza longitudinale stimata attraverso l’uso di pneumatici sensorizzati. Questo lavoro è sviluppato in collaborazione con Pirelli S.p.A all’interno del progetto CyberTyreTM, che ha come obiettivo quello di usare lo pneumatico per ottenere informazioni da integrare con le misure provenienti da altri sensori installati sul veicolo, per migliorare i sistemi di controllo attivo. Informazioni riguardo ciò che sta succedendo nell’impronta di contatto possono essere ricavate attraverso le misure di un accelerometro triassiale installato sul liner dello pneumatico. I dati più rilevanti che possono essere ottenuti sono le stime delle forze di contatto scambiate tra pneumatico e suolo. L’obiettivo di questo lavoro è quello di migliorare la stima della forza longitudinale attraverso un approccio correlativo. La stima attuale funziona abbastanza bene nelle condizioni in cui le forze longitudinali scambiate sono significative, mentre la stima diventa scarsa quando le forze scambiate sono molte basse o nulle. Inizialmente verrà condotta un’analisi per capire le cause per cui la stima peggiora per forze longitudinali basse o nulle. In seguito, un nuovo approccio basato sull’utilizzo di diversi modelli di stima a seconda delle condizioni in cui il veicolo si sta muovendo verrà sviluppato.