RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

CONTROLLO DI SISTEMI EVOLUTI DI TRASMISSIONE, SOSPENSIONE, STERZATA E FRENATA PER LA GESTIONE DELLA DINAMICA VEICOLO

Università di riferimento

Università degli Studi di PAVIA - INFORMATICA E SISTEMISTICA - PAVIA(PV)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Antonella FERRARA

Descrizione

Alla luce dell'esperienza acquisita nel progetto europeo PROTECTOR nella formulazione e progettazione di sistemi ADAS per la sicurezza preventiva degli utenti della strada non protetti, obiettivi dell'unità di ricerca in questo progetto sono:
1) Formulazione della lista dei requisiti statici e dinamici da tenere in considerazione in fase di progetto di un sistema di controllo longitudinale e laterale di automobili orientato ad applicazioni di tipo "pre-crash" volte a ridurre il numero di incidenti con utenti della strada non protetti o a mitigare il loro effetto.
2) Progettazione di un sistema di supervisione e controllo per la generazione di azioni automatiche di manovra o frenata d'emergenza, utilizzando metodologie di controllo sliding mode del secondo ordine, al fine di evitare i fenomeni detti di "chattering" che solitamente si accompagnano ai controlli sliding mode pregiudicandone l'efficacia.

Al fine di raggiungere gli obiettivi sopra elencati, la ricerca si articolerà nei seguenti passi:

1) L'attività di formulazione della lista dei requisiti statici e dinamici da tenere in considerazione in fase di progetto di un sistema di controllo longitudinale e laterale di automobili orientato ad applicazioni di tipo "pre-crash" si baserà sulla modellizzazione e simulazione della dinamica longitudinale e laterale di un automobile e del comportamento medio di un utente della strada non protetto. Come caso particolare di studio si farà riferimento alla situazione in cui un pedone attraversa la strada in prossimità di un incrocio urbano. In letteratura non esistono modelli microscopici immediatamente utilizzabili del comportamento dei pedoni in fase di attraversamento di una strada. L'idea è quella di sviluppare un modello stocastico ad hoc di tipo "integrated random walk" i cui parametri saranno tarati sulla base di dati reali sul comportamento dei pedoni. Per quanto concerne la descrizione della dinamica laterale e longitudinale del veicolo, l'attività sarà coordinata con quella delle unità che si occupano di tale modellizzazione. Si perverrà alla formulazione di un modello di simulazione congiunto veicolo/pedone che consentirà di analizzare su base statistica l'efficacia della frenata d'emergenza e di valutare l'applicabilità della generazione automatica di manovre di aggiramento dell'ostacolo, tenendo conto anche di aspetti quali la stabilità del veicolo durante la manovra in funzione della velocità a cui la manovra viene generata.

2) I sistemi di controllo longitudinale e laterale di veicoli finora proposti dall'unità di ricerca di Pavia erano basati sull'utilizzo di tecniche di controllo di tipo sliding mode convenzionali. In questo progetto si intende invece studiare un sistema di supervisione e controllo per la generazione di azioni automatiche di manovra o frenata d'emergenza utilizzando metodologie di controllo sliding mode del secondo ordine. L'attività comprenderà la definizione della struttura gerarchica del sistema di controllo, come pure la progettazione e l'analisi dei vari sottosistemi. Il sistema includerà un supervisore che avrà il compito di valutare, sulla base dei dati acquisiti dai sensori ad ogni istante di campionamento, se risulta possibile nell'immediato futuro (tempo all'impatto minore o uguale a 1 secondo) una collisione con un utente della strada non protetto, utilizzando tecniche opportune di "collision detection". Nel caso in cui la collisione appaia possibile, il supervisore dovrà valutare la fattibilità di una manovra automatica di aggiramento dell'ostacolo ed eventualmente attivare il controllore in grado di generare le azioni necessarie per realizzarla. Se la manovra non è fattibile il supervisore attiverà invece il controllore adibito a generare la frenata d'emergenza. I due controllori verranno progettati mediante tecniche di controllo sliding mode del secondo ordine. Il controllo sliding mode del secondo ordine, a differenza del controllo sliding mode convenzionale, si basa sull'utilizzo di una legge di controllo continua che consente di portare, in un intervallo di tempo finito, lo stato del sistema controllato ad appartenere a un sottospazio opportuno dello spazio di stato detto "sliding manifold". Grazie alla scelta della legge di controllo, si dimostra che, a partire dall'istante di raggiungimento del sottospazio, al sistema controllato risultano assegnate le caratteristiche dinamiche desiderate. Il fatto che la legge di controllo non sia discontinua consente di evitare i fenomeni detti di "chattering" che solitamente si accompagnano ai controlli sliding mode, pregiudicandone l'efficacia. Tali fenomeni infatti, a causa delle vibrazioni che inducono, provocano un'usura delle parti meccaniche spesso inaccettabile in campo "automotive". Nel corso della ricerca, l'attività sarà costantemente coordinata con quella delle unità che si occupano di dinamica laterale e longitudinale, dato che la fase di progettazione dei controllori non può prescindere dall'utilizzo di opportuni modelli dinamici che descrivano in modo semplice ma accurato il moto del veicolo. Un volta terminata la fase di progettazione, il sistema di controllo sliding mode del secondo ordine proposto verrà analizzato al fine di mettere in luce le sue caratteristiche di stabilità e robustezza e le sue prestazioni dinamiche. Verrà inoltre verificata la compatibilità con la lista dei requisiti formulata durante la prima fase della ricerca. Nella fase finale, verrà inoltre simulato, mediante schemi Matlab/Simulink, il comportamento del veicolo controllato in presenza di pedoni che attraversano la strada dando luogo a situazioni critiche, al fine di fornire una valutazione di tipo statistico sull'efficacia dell'approccio adottato e una caratterizzazione delle situazioni critiche in cui il sistema automatico di "collision avoidance" fornisce risultati soddisfacenti.