PROGETTO E SVILUPPO DI SISTEMI DI CONTROLLO ATTIVI E PASSIVI PER LA SICUREZZA STRADALE DEL MOTOVEICOLO

This thesis describes the results of my PhD studies during which I worked on the development of systems for the motorcycle safety. The main result of this work is the development of a rider assistant system within the SAFERIDER European project which alerts in advance the rider about some risky situations that are about to occur while riding. This thesis exposes the SAFERIDER project and describes the main contributes given to this assistant system. My work started on the MDRG riding simulator in order to make it to become a suitable tool for research. As a result, today this simulator is the state of the art in motorcycle simulation and has the specific capabilities to simulate digital control systems active on the vehicle and to perform hardware-in-the-loop tests on can-bus interfaced devices. Thanks to this characteristic, this simulator has been chosen as one of the few virtual demonstrators for the safety systems developed in the SAFERIDER project and it has been also involved in the 2BESAFE project as a tool to study the rider’s behavior. This thesis exposes the simulator’s architecture and the most relevant technical solutions implemented inside its software. Two digital control systems that are implemented in the simulator are then presented: an ABS and a traction control logic. A minor research topic was the development of a Virtual Rider for numerical analysis of the vehicle dynamics. This control architecture is presented and it is developed to ride the multibody vehicle model along an assigned trajectory with an arbitrary speed profile in a time-domain simulation.

Questa tesi riassume i risultati del periodo di dottorato durante il quale mi sono occupato dello studio e dello sviluppo di sistemi di assistenza alla guida orientati alla sicurezza per il motoveicolo. Il risultato principale di questo lavoro è rappresentato dallo sviluppo di un sistema di assistenza alla guida contestuale al progetto europeo SAFERIDER che implementa delle funzionalità avanzate per avvertire preventivamente il pilota nel caso si presentino delle condizioni di pericolo durante la guida. La tesi espone le generalità di questo progetto ed entra nel merito dei contributi dati allo sviluppo di questo sistema di sicurezza. Il percorso di ricerca è iniziato dal potenziamento del simulatore di guida motociclistico del gruppo MDRG con l’obiettivo di renderlo a tutti gli effetti uno strumento adatto alla ricerca. Come risultato, questo strumento, ad oggi, rappresenta lo stato dell’arte in materia di simulatori motociclistici ed ha la peculiare caratteristica di permettere la simulazione del comportamento di diverse logiche digitali di controllo che agiscono sul veicolo e di essere uno strumento ideale per il testing hardware-in-the-loop di dispositivi hardware ad interfacciamento su bus di campo progettati per il motoveicolo. Grazie a queste caratteristiche, questo simulatore è stato selezionato come uno dei pochi dimostratori virtuali dei sistemi di sicurezza sviluppati nel progetto europeo SAFERIDER ed è stato coinvolto nel progetto europeo 2BESAFE come strumento per lo studio comportamentale dei piloti. La tesi espone l’architettura del simulatore e gli aspetti delle soluzioni tecniche più importanti implementati nel suo software. Vengono poi descritti due sistemi di controllo digitali implementati nel simulatore: un ABS e un controllo di trazione. L’ultima parte è dedicata al tema minore relativo all’implementazione di un pilota virtuale contestualmente al settore di ricerca dell’analisi e la simulazione numerica della dinamica del veicolo. L’architettura di controllo proposta ha come obiettivo la produzione di simulazioni nel dominio del tempo in cui un modello multibody della motocicletta si muove lungo una traiettoria arbitraria con profilo di velocità assegnato.