Analisi e sviluppo di un sistema di controllo per sospensioni semi-attive per motoslitta

Semi-active suspensions (or variable-damping suspensions) represent a successful technology that has been introduced in the mass-market production of cars and is expanding in various categories of vehicles like motorcycles, trucks and earth-moving machines. This thesis presents a particular case study: the use of semi-active dampers in the r-Motion rear suspension of Skii-Doo snowmobile, produced by BRP. The goal is to compare the nominal passive system with the actuated one (for different configurations and control strategies of semi-active dampers), in order to find the algorithm wich leads to the best performance in terms of comfort, wich is related to vertical vibrations of the chassis. A detailed model, called half-snowmobile, is developed in order to perform a kinematic and dynamical study of the r-Motion's structure. It represents the equivalent of the quarter-car model used for suspension's analysis in a car. From control point of view, the first step is the implementation of classic semi-active control strategies, tailored for this particular vehicle; also for the snowmobile, these strategies provide a comfort improvement. Later the study proceeds with the definition of a dedicated control algorithm, wich achieves the best filtering effect (with respect to road excitation). In conclusion, the set-up of a first prototype is described and a detailed analysis on sensors placement is conduced. A preliminary test led to positive feedbacks from the driver, confirming the effectiveness of the proposed control strategies.

Le sospensioni semi-attive rappresentano una realtà tecnologica consolidata: lo dimostrano le numerose ricerche condotte (sia sui componenti che sugli algoritmi di controllo) e la loro diffusione in diverse categorie di veicoli. Questa tesi affronta lo studio teorico relativo all'impiego di elementi semi-attivi sulla motoslitta Skii-Doo prodotta dalla BRP, leader nel mercato dei veicoli ricreativi, e propone un'analisi in simulazione finalizzata alla valutazione della performance e allo sviluppo di strategie di controllo per la massimizzazione del comfort (legato alle vibrazioni dello chassis). È necessario ricavare un modello più complesso del comune quarter-car, che viene utilizzato solitamente per lo studio delle performance nei veicoli stradali: la sospensione posteriore r-Motion della motoslitta ha infatti una struttura particolare che richiede uno studio dettagliato, sia dal punto di vista cinematico che dinamico. Il modello ottenuto, denominato half-snowmobile, permette di studiare il comportamento del sistema, sia nel caso passivo che nelle diverse configurazioni semi-attive. In letteratura sono note diverse strategie di controllo per componenti semi-attivi orientate all'aumento del comfort. Introducendo opportune ipotesi (vista la particolarità del modello) è possibile verificare il funzionamento di queste logiche classiche anche sull'half-snowmobile, osservando un miglioramento della performance. Successivamente viene sviluppato un algoritmo di controllo dedicato, ovvero pensato specificatamente sul modello della motoslitta, che fornisce il miglior risultato dell'intero lavoro e rappresenta l'aspetto innovativo della tesi. Conclusa l'analisi teorica, si riportano gli aspetti implementativi legati ad un primo test sperimentale condotto sul veicolo, che è servito prevalentemente a definire il posizionamento dei sensori per le prove future e ad ottenere un primo feedback da parte del pilota.