multibody model of new multi-purpose agricultural vehicle: from experimental tests to the design and assessment of new active suspensions and steering system

In this master thesis a new active suspensions and steering system with four-wheel steering mode are designed and tested using the multibody model of a new multi-purpose agricultural vehicle. The new prototype’s multibody model is reproduced using the data collected during the experimental tests performed on the previous version of this vehicle. The vehicle multibody model was tuned and validated to faithfully reproduce the real vehicle vertical dynamic. A new active suspensions system with four independent hydraulic actuators is designed to control the roll and pitch motion of the sprung masses of the new protype, while at the same time ensuring good comfort and road holding. For the active suspensions two control strategies, PD and LQR, are designed and tested on the new protype multibody model. The new steering system with two steering modes, front-wheel steering and four-wheel steering, is designed to improve the new prototype’s manoeuvrability and reduce the vehicle’s minimum turning radius. The new active suspensions and the new steering system are tested with numerical simulations, using the new prototype’s multibody model, in order to assess their performances in different working conditions.

In questa tesi magistrale sono affrontati gli aspetti relativi alla progettazione di un nuovo sistema di sospensioni attive e un nuovo sistema di sterzo con modalità a quattro ruote sterzanti per un nuovo prototipo di veicolo agricolo. Questi due sistemi sono stati progettati e testati, mediante simulazioni numeriche, utilizzando il modello multibody del nuovo veicolo. Quest’ultimo è stato riprodotto mediante le misure e i dati raccolti durante le prove sperimentali effettuate sulla versione precedente di questo veicolo. Successivamente, il modello multibody è stato messo a punto e convalidato per poter riprodurre fedelmente la dinamica verticale del veicolo reale. Il nuovo sistema di sospensioni attive con quattro attuatori idraulici indipendenti è stato progettato per controllare e ridurre il rollio e il beccheggio delle masse sospese, garantendo allo stesso tempo un buon livello di comfort e tenuta di strada. Due strategie di controllo, PD e LQR, sono state progettate e testate sul nuovo modello multibody del prototipo. Il nuovo sistema di sterzo con due modalità di sterzo, una in cui sterzano solo le ruote anteriori e l’altra in cui sterzano tutte e quattro le ruote, è stato progettato per migliorare la manovrabilità del nuovo prototipo e ridurre il raggio di sterzata minimo del veicolo. Le nuove sospensioni attive e il nuovo sistema di sterzo sono stati testati, usando il modello multibody del nuovo prototipo, con simulazioni numeriche con lo scopo di valutarne le prestazioni in diverse condizioni di lavoro.