Il sistema su veicolo: sviluppi futuri
5.1 Il sistema su veicolo
Il passo di sviluppo successivo alla realizzazione della versione dimostrativa del sistema funzionante su banco prova, è riportare il sistema sul veicolo reale, per effettuare test opportuni e adattare la strategia di controllo a quanto accade sul veicolo(Fig. 5.1).
Nell'effettuare il trasferimento del sistema sul veicolo, diventa indispensabile monitorare le grandezze, che consentono di stabilire la validità e la correttezza della misura, e da cui deriva il corretto funzionamento del sistema di regolazione.
Il controllo di tali grandezze può essere effettuato in maniera preliminare, in maniera contemporanea, o in entrambi i modi, alla misura per la regolazione del precarico.
Scegliendo di eseguire il controllo dei parametri di validità preliminarmente alla misura, è possibile ridurre il costo in termini energetici del sistema, in quanto sarebbe possibile mantenere il sistema di controllo in uno stato di attesa, quindi con motore in corrente continua inattivo, finché non viene rilevata la validità di
tali parametri.
Fig. 5.1 – Fitting del sistema su veicolo.
Questa tecnica è quella adottata per il controllo della velocità e dell'accelerazione del veicolo nel sistema di controllo dotato di sensore di elongazione. Tale soluzione si adatta bene al controllo con sensore, perché la misura in questo tipo di sistema ha una durata piuttosto ridotta, dell'ordine di qualche secondo, è quindi possibile trascurare eventuali variazioni della grandezza controllata e stabilire la validità della misura sulla base dell'osservazione fatta sino all'istante immediatamente precedente la misura.
Se si utilizza il controllo dei parametri di validità in maniera contemporanea al controllo del sistema, si incorre in un costo maggiore sia in termini energetici, sia in termini di complessità software del sistema. Infatti il controllo contemporaneo dei parametri, implica comunque l'esecuzione della misura per il settaggio del precarico, simultaneamente all'esecuzione di una funzione o meglio di una macchina a stati per il controllo di tali parametri, quindi si valida a posteriori la misura in base a quanto sancito dal controllo delle grandezze.
Questa tecnica ben si presta nel caso di tempi, necessari per la misura, lunghi, come accade nel sistema di controllo sensorless, in cui la misura, fra attivazione in salita e attivazione in discesa, ha durata complessiva superiore ai
10 secondi.
L'ottimizzazione, in termini energetici, della tecnica di controllo delle grandezze di validazione simultanea, può essere ottenuta inserendo comunque un controllo di esse preliminare alla misura, con conseguente limitazione di attivazioni inutilizzabili per la misura. Tale ottimizzazione si paga in termini di complessità software.
Le grandezze da monitorare per stabilire la validità della misura, per i motivi già citati, saranno lo stato del cavalletto laterale, la velocità e l'accelerazione del veicolo, e l'angolo di sterzo.
L'angolo di sterzo può essere facilmente monitorato con un controllo di tipo ON - OFF, per cui la misura potrebbe ritenersi valida solo in assenza di sterzata, ciò per evitare i problemi connessi alle ripartizioni di carico fra le ruote per effetto dell'inclinazione del veicolo rispetto alla verticale (potrebbe essere sufficiente un semplice sensore a effetto Hall la cui adozione tuttavia, sebbene sia un componente a basso costo – ordine di qualche centesimo di euro – potrebbe non essere in linea con lo spirito di questo sistema, che prevede che non venga utilizzato alcun sensore sulla catena di controllo).
Ovviamente occorre prevedere anche un settaggio di default del precarico, in cui ricadere nel caso non venga mai riconosciuta valida la misura effettuata per la sua regolazione.
L'assenza di una caratterizzazione completa della sospensione impone la scelta di una strategia opportuna per la scelta dei termini di confronto, detti soglie, per la decisione, nell'algoritmo di controllo, del precarico da impostare.
La fase di testing su veicolo diventa fondamentale per poter stabilire quale strategia adottare.
Il sistema su veicolo allora dovrà prevedere una fase preliminare di configurazione del sistema, atta a definire tali termini di confronto.
Fra le possibili strategie, si può pensare di dotare il veicolo di opportuni switch su cui agire per selezionare lo stato di configurazione, e richiedere opportune operazioni ad opera dell'utente del veicolo, nel caso si pensi a una
configurazione post vendita, o del collaudatore, nel caso invece di impostazione preliminare alla commercializzazione. Ad esempio si può richiedere di eseguire la prova al solo pilota in condizioni ottimali, ossia quelle che determinano il corretto funzionamento, e impostare l'algoritmo affinché esegua un certo numero di attivazioni (sperimentalmente si è visto come già con qualche decina di attivazioni si riesce a ottenere delle buone informazioni su media e deviazione standard per un determinato livello di carico), quindi sulla base dei risultati trovati, fissare il valore delle soglie.
Per memorizzare i dati acquisiti si può fare uso della memoria dati EEPROM di cui è dotata il microcontrollore. Questa stessa memoria può essere utilizzata per monitorare periodicamente lo scostamento sul tempo di attivazione in discesa, che come visto non dipende dal carico, al fine di controllare lo stato di usura per invecchiamento del sistema.
Ovviamente il settaggio preliminare può essere pensato anche eseguito periodicamente, proprio per compensare possibili derive legate all'usura del sistema, quindi può essere pensato come parte di un piano di manutenzione programmata del motoveicolo.
5.2 Sviluppi futuri
Nell'ottica del miglioramento del sistema proposto nel presente lavoro, si è pensato ad alcune soluzioni adottabili per perseguire tale obiettivo.
In base a quanto osservato sperimentalmente, guardando la media su diverse misurazioni del tempo di attivazione, è possibile distinguere diversi valori di carico.
Per migliorare il sistema, nel senso di migliorare la sua capacità di distinguere un maggior numero di livelli di carico, e quindi settare il precarico su un maggior numero di livelli, è essenziale ridurre l'entità delle fluttuazioni dei dati sperimentali rispetto ai valori medi trovati.
Con gli approcci finora sviluppati si è monitorato una sola grandezza, il tempo di attivazione o la corrente, per avere l'informazione sul carico statico della sospensione. Chiaramente le variazioni delle due grandezze per effetto di una variazione di carico sono correlate, quindi è intuibile come l'osservazione congiunta di velocità, o tempo di attivazione, e corrente possa condurre a un possibile miglioramento delle prestazioni, purché le fluttuazioni sulle due grandezze risultino indipendenti, cioè siano generate da fenomeni di natura diversa fra loro. Ad esempio le fluttuazioni legate alle variazioni di temperatura non possono essere eluse con tale approccio.
Una riduzione delle fluttuazioni può essere ottenuta escludendo dalla misurazione, la fase transitoria di avvio del sistema, considerando esclusivamente le grandezze di interesse, I e , a regime. Ciò perché la risposta transitoria risente in maniera rilevante delle non linearità insite nel sistema stesso.
Tale approccio richiede di essere in grado di riconoscere la fine della fase transitoria. Si può pensare a una tecnica sperimentale in cui osservo la massima durata della risposta transitoria, imposto poi tale durata come tempo di attesa minimo prima che si esegua la misura di regime, con le note conseguenze di un approccio puramente sperimentale. Alternativamente si può pensare a un controllo sulla derivata della grandezza di interesse, quindi riconoscere come regime la situazione in cui la derivata raggiunge un valore prossimo all'annullamento. Tale tecnica presuppone, ovviamente, che la risposta sia monotona.
Come detto, mediamente si riesce a distinguere diversi valori di carico, se ne deduce che si potrebbe aumentare il numero di attivazioni su cui effettuare la misura. È facile intuire che ciò va a discapito del tempo necessario alla regolazione, per cui diventa importante trovare il giusto compromesso fra il numero di livelli su cui si desidera poter regolare il precarico e il tempo necessari a perseguire un simile risultato.
