Semi-active control of a four-point suspended tractor cabin

Agricultural vehicles are mostly driven on roads characterized by important roughness. As a consequence, drivers are subjected to harsh working conditions, due to high vibrations for a long period of time. Therefore, the improvement of driving comfort, in the latest decades, has been object of research studies, also aided by the introduction of semi-active suspensions on tractors. This thesis is the result of a collaboration between Politecnico di Milano and Argo Tractors S.p.A., and aims at the development of control strategies for a four-point suspended tractor cabin equipped with hydro-pneumatic actuators. In particular, this problem, to which this work is addressed, can be divided in two parts: the first one deals with the design of a physical control-oriented model of suspensions and cabin, developed on MATLAB/Simulink environment with the aim of analyzing its behavior in different conditions without physically performing the tests. Experimental results validate the overall approach. The second part regards the implementation of the Skyhook control logic on the cabin's suspensions of the tractor, with the aim of improving the driving comfort. This algorithm has been successfully realized, developing a suitable configuration for the prototype, together with the tuning of the parameters introduced by the control strategy. The obtained results confirm that Skyhook actually improves the comfort of the driver.

I veicoli agricoli sono per lo più guidati su strade o terreni particolarmente accidentati. Di conseguenza, i guidatori sono soggetti a dure condizioni di lavoro, a causa delle forti vibrazioni alle quali sono soggetti per un lungo periodo di tempo. Per questo motivo, negli ultimi decenni, il miglioramento del comfort di guida è estato oggetto di studi di ricerca, aiutato anche dall'introduzione delle sospensioni semi-attive sui trattori. Questa tesi è il risultato di una collaborazione tra il Politecnico di Milano e Argo Tractors S.p.A. e ha lo scopo di sviluppare strategie di controllo per un trattore con cabina sospesa su quattro punti equipaggiata con sospensioni idro-pneumatiche. In particolare, questo lavoro di tesi può essere diviso in due parti: il primo riguarda la progettazione di un modello dinamico e fisico delle sospensioni e della cabina, sviluppato con MATLAB/Simulink con lo scopo di analizzarne il comportamento in diverse circostanze senza dover effettuare test su strada. I risultati sperimentali hanno validato poi l'intera procedura. La seconda parte riguarda l'implementazione della logica di controllo Skyhook applicata alle sospensioni di cabina del trattore, allo scopo di migliorare il comfort di guida. Questo algortimo è stato realizzato sviluppando una configurazione adatta al prototipo a disposizione, insieme alla taratura dei parametri introdotti dalla strategia di controllo. I risultati ottenuti confermano che effettivamente lo Skyhook migliora il comfort del guidatore.