Modellazione orientata agli oggetti e studio di un controllo anti-ribaltamento per un all terrain vehicle

The aim of this work is to develop a control system that should avoid the possible rollover of an ATV. The control architecture that has been utilized is called Predictive Functional Control and it acts on the throttle and on the steering systems to counteract this event. The rollover is very dangerous and can bring to injuries and also to death of the human driver. It could be predicted by some indicators utilized in different fields of application. In the automotive context the Lateral Load Transfer is used for its reliability; it observes the contact forces between the tyres of the vehicle and the ground. The entire control structure has been applied on an accurate model of the ATV Yamaha Grizzly YMT 700 which has been developed using Dymola, a powerful object-oriented software. Another model has then been added to the previous one in order to develop useful observers that bring to a computation of the index. The unknown parameters of this representation have been identified through some experiments performed on the complete Dymola model. The last step consists in the implementation of the PFC controller, in order to successfully avoid the arising of the rollover phenomenon.

L’obiettivo del presente elaborato è quello di realizzare un’architettura di controllo che eviti il verificarsi del fenomeno del ribaltamento in un All Terrain Vehicle (ATV). A tal fine si è scelto di sfruttare le potenzialità di una recente strategia predittiva, denominata Predictive Functional Control, che permette di agire su diversi ingressi quali il manubrio del quad e l’acceleratore. Il rovesciamento di un veicolo è un fenomeno fisico molto pericoloso e tale da causare talvolta tragiche conseguenze. L’insorgenza di questo fenomeno può essere identificata attraverso diversi indicatori, utilizzati in base al contesto di applicazione e al numero e tipologia di sensori a disposizione. In questo lavoro si è scelto di sfruttare un indice (il Lateral Load Transfer o LLT) che si basa sulle misure delle forze normali di contatto tra pneumatici e suolo, molto complesse da valutare nella realtà. La tecnica di controllo è stata applicata a un modello dell’ATV Yamaha Grizzly YMT 700 interamente sviluppato nella Vehicle Dynamics Library di Dymola, a cui è stato poi associato un altro modello semplificato che ben lo rappresentasse dal punto di vista dinamico. In seguito, esperimenti software eseguiti sul quad Dymola, con osservatori dello stato e osservatori adattativi, hanno permesso di indentificare i segnali incogniti necessari all’elaborazione dell’indice LLT. Infine, dopo aver dimostrato la validità del procedimento adottato, si è implementato il controllo PFC al fine di non far incorrere l’ATV sviluppato in Dymola nel fenomeno del ribaltamento.