Modellazione Multi-Body Analitica e Sviluppo di Strategie di Controllo

The work discusses the development of a state-of-art multi-body motorcycle model with 12 dof (position and orientation of the frame, steer angle, suspensions travels, wheels rotations, engine rotation), the implemented control model and the issues related to the modeling of structural flexibilities with lumped stiffness. The model includes 5 types of suspensions (telescopic fork, telelever, duolever, swing arm, paralever) all provided with lumped stiffness, 8 additional lumped stiffness for modeling the continuous compliance of the vehicle, the flexibility of the transmission system, a passive rider model for simulating the interaction of the driver with the handlebar and the frame and a 3D road-tire model which takes into account both the carcass geometry and compliance. A trim optimizer for generic motion condition (speed and accelerations) is also included. Finally the model is used for the computation of the equivalent stiffness at the contact points, for the steering torque decomposition, for studying the effect of structural flexibilities on the weave and wobble stability, for the analysis of chatter, kick-back and rider's impedance on vehicle stability.

Il lavoro discute i tratti salienti dello sviluppo di un modello multi-body di motociclo allo stato dell’arte a 12 gdl (posizione e orientazione del telaio, angolo di sterzo, corsa delle sospensioni, rotazione delle ruote, rotazione del motore), il modello di controllo utilizzato, e le problematiche relative alla modellazione delle flessibilità strutturali con parametri concentrati. Il modello include 5 schemi sospensivi (forcella telescopica, telelever, duolever, forcellone oscillante, paralever) tutti dotati di flessibilità concentrate, 8 rigidezze concentrate per la modellazione della flessibilità distribuita del veicolo, una flessibilità per la modellazione della cedevolezza del sistema di trasmissione, un modello di pilota passivo in grado di simulare l’interazione del conducente con il manubrio e con il telaio, un modello di interazione pneumatico-strada 3D che tiene in considerazione sia la geometria che la deformabilità della carcassa. Il modello include anche un ottimizzatore dell’assetto in condizioni di moto (velocità e accelerazione) generiche. Infine il modello è utilizzato per il calcolo delle rigidezze equivalenti del veicolo ai punti di contatto, per la decomposizione della coppia di sterzo, per lo studio dell’effetto delle flessibilità strutturali sulla stabilità dei modi di vibrare weave e wobble, per l’analisi dei fenomeni noti come chatter e kick-back e per l’analisi dell’effetto dell’impedenza del pilota sulla stabilità.