Methodology for the identification of steering model parameters for driving simulator

In recent years the use of Driving Simulators, or Driver-In-the-Loop (DIL) Simulators, in the automotive industry, to reduce prototyping costs and time to market, has been more and more prominent. The reliability of results obtainable from the simulator is dependent on the goodness of the virtual vehicle model used. At Pirelli Tyre S.p.A. the static simulator is used in the process of tire virtual testing, where steering feedback is a major cue on tires performance, especially on a static simulator. The aim of this work is to explore the feasibility and pose the basis for a new methodology for identifying the parameters of a virtual steering model, aimed at the use on driving simulators, starting from full vehicle driving manoeuvres, as opposed to the traditional methodologies that require to completely disassemble the steering subsystem or use purposely built test benches to test the entire vehicle. After a first literature review, a number of preliminary sensitivity analysis, both objective and subjective, is carried out to outline the boundaries of the problem and define the work basis. Two virtual test benches and a dedicated tool are then developed, capable of using the data obtained from full vehicle manoeuvres as simulation input and processing the resulting output to identify the parameters of the steering model. The virtual test benches are developed for being used in conjunction with data obtained from an experimental setup with dynamometric wheels and allow, in this way, to decouple the model of the tires from the results of the simulations. Finally, a proof of concept of the complete process is reported, showing promising results for the methodology. After analysing the results, a set of guidelines is defined for experimental and virtual setup, together with proposed procedures and topics for further development.

Negli ultimi anni l’uso di Simulatori di Guida, o Driver-In-the-Loop (DIL) Simulators, nel settore automotive, finalizzato a ridurre i costi di prototipazione e il time to market, è diventato sempre più importante. L’affidabilità dei risultati ottenibili dal simulatore dipende dalla bontà del modello virtuale di veicolo usato. Nel caso di Pirelli Tyre S.p.A. il simulatore statico è usato nel processo di sperimentazione virtuale di pneumatici, dove il feedback di sterzo è uno dei principali indicatori delle prestazioni degli pneumatici, specialmente nel caso di simulatori statici. Lo scopo di questo lavoro è esplorare la fattibilità e porre le basi per una nuova metodologia per l’identificazione dei parametri di un modello di sterzo virtuale, finalizzata all’uso su simulatori di guida, partendo da manovre effettuate a veicolo completo, al contrario delle metodologie tradizionali che necessitano lo smontaggio completo del sistema di sterzo o l’uso di appositi banchi prova che consentano di eseguire prove con il veicolo completo. Dopo una prima revisione della letteratura, viene svolta una serie di analisi di sensibilità, sia oggettive che soggettive, per delineare i confini della tematica trattata e porre le basi di lavoro. Vengono quindi sviluppati due banchi prova virtuali e un tool dedicato, in grado di utilizzare dati sperimentali ottenuti da manovre a veicolo completo come input per le simulazioni e processare il risultato ottenuto per identificare i parametri del modello di sterzo. I banchi prova virtuali sono sviluppati per essere utilizzati insieme a dati ottenuti da prove sperimentali con ruote dinamometriche e consentire così di disaccoppiare il modello di pneumatico dai risultati delle simulazioni. Infine viene riportata una prova di fattibilità del processo complete, che mostra risultati promettenti per la metodologia. A valle dell’analisi dei risultati viene definito un insieme di considerazioni e linee guida per setup sperimentali e virtuali, insieme ad una proposta di procedure e futuri argomenti di sviluppo.