Modellistica e controllo di un impianto frenante brake by wire per motocicli ad alte prestazioni

L'impianto frenante è un dispositivo essenziale per un motoveicolo, sia in termini di sicurezza che di prestazioni. E' importante l'ottenimento di una capacità frenante della motocicletta ottimale, sia in termini di tempi/spazi di arresto che di comfort/sicurezza. A tal proposito, recentemente è nata l'esigenza dello sviluppo di freni elettroattuati da applicare ai motoveicoli. Questa tecnologia va sotto il nome di brake-by-wire (BBW) ed in questo lavoro di tesi ne è presentato e analizzato un prototipo. E' stato sviluppato un modello adeguato per tale sistema, grazie al quale si è potuto comprendere a fondo le dinamiche elettriche, meccaniche e idrauliche rilevanti. Tale modello tiene conto di fenomeni complessi relativi alle caratteristiche del fluido nel circuito idraulico e alle particolarità costruttive dell'attuatore in oggetto. Il modello è stato sviluppato partendo dalle equazioni di conservazione delle grandezze fisiche in gioco. La modellazione di sistemi brake-by-wire è ancora a livello embrionale in letteratura; l'approccio di modellazione adottato ha comunque portato ad un'ottima ricostruzione del comportamento dell'attuatore BBW. Successivamente è stato progettato il controllo di tale attuatore, in particolare ponendosi come obiettivo l'inseguimento di profili di pressione nel circuito idraulico soddisfacendo determinati requisiti statici e dinamici. Attraverso il controllo fine della pressione nell'impianto frenante è possibile modulare l'azione frenante, in ottica del raggiungimento dell'obiettivo di frenata ottimale. Tale controllo presenta delle notevoli criticità legate alla forte non linearità del sistema. Per risolvere completamente tali problematiche, in questa tesi, è stato progettato un algoritmo di controllo basato sulla misura sia della pressione, sia della posizione del pistone del master cylinder. In particolare è stata adottata una logica di controllo che impiega l'azione combinata di un regolatore di pressione e di uno di posizione ottenendo ottimi risultati. A valle dello sviluppo del controllo e della verifica delle prestazioni a banco, l'attuatore BBW è stato allestito su un motoveicolo da competizione guidato da un pilota professionista. Il feeling del pilota con questa tecnologia è stato molto positivo ed è stata così verificata l'idoneità del prototipo sviluppato ad essere impiegato su una motocicletta. Il feedback del pilota è stato confermato dai dati raccolti durante la prova in pista ed hanno confermato la bontà del prototipo BBW.