ITMI20110980A1 - METHOD AND APPARATUS FOR ACTIVE STABILITY CONTROL IN A TWO-WHEEL VEHICLE - Google Patents

Description

METODO E APPARATO PER IL CONTROLLO ATTIVO DI STABILITA’ METHOD AND APPARATUS FOR ACTIVE STABILITY CONTROL

IN UN VEICOLO A DUE RUOTE IN A TWO-WHEELED VEHICLE

La presente invenzione si riferisce a un metodo e a un apparato per il controllo attivo di stabilità in un generico veicolo a due ruote, come ad esempio una motocicletta oppure un motoscooter. The present invention relates to a method and an apparatus for active stability control in a generic two-wheeled vehicle, such as for example a motorcycle or a motor scooter.

La sicurezza à ̈ ormai diventato un fattore di fondamentale importanza in qualsiasi ambito. Da qualche tempo si stanno infatti dedicando parecchi sforzi e molte risorse allo sviluppo della sicurezza per le persone. La sempre maggiore consapevolezza delle persone di voler vivere, lavorare, viaggiare e divertirsi in tutta tranquillità ha spinto le diverse aziende a incentrare il proprio punto di forza nella produzione di beni e nella distribuzione di servizi sempre più sicuri e affidabili. Ciò ha portato alla formazione di una concorrenza agguerrita e, di conseguenza, a un maggiore sforzo da parte delle aziende che dedicano sempre più fondi alla ricerca in questa direzione. Questo contesto ha favorito il miglioramento delle tecnologie e l’introduzione di nuovi materiali sul mercato, rendendo possibile la diffusione di strumenti innovativi. I sistemi di controllo automatici hanno poi permesso l’ampliamento dell’accezione del termine “sicurezza†: si à ̈ passati dalla “sicurezza passiva†, intrinseca in un prodotto, alla “sicurezza attiva†, resa possibile dall’utilizzo intelligente di attuatori e sistemi controllati, in grado di modificare opportunamente le dinamiche di un sistema. Security has now become a factor of fundamental importance in any area. For some time, in fact, a lot of efforts and resources have been dedicated to the development of safety for people. The increasing awareness of people of wanting to live, work, travel and have fun in complete tranquility has pushed the various companies to focus their strengths on the production of goods and the distribution of increasingly safe and reliable services. This has led to the formation of fierce competition and, consequently, to a greater effort on the part of companies that are dedicating more and more funds to research in this direction. This context has favored the improvement of technologies and the introduction of new materials on the market, making it possible to spread innovative tools. The automatic control systems then allowed the extension of the meaning of the term `` safety '': we went from the `` passive safety '', intrinsic in a product, to the `` active safety '', made possible by the ™ intelligent use of actuators and controlled systems, able to appropriately modify the dynamics of a system.

I mezzi di trasporto non sono ovviamente rimasti immuni a questo processo. Negli ultimi anni, anche nel settore dei veicoli terrestri, à ̈ infatti nata la necessità di introdurre nuove tecnologie per migliorare, in primo luogo, la sicurezza alla guida e, successivamente, le prestazioni e il comfort. The means of transport have obviously not remained immune to this process. In recent years, even in the land vehicle sector, the need has arisen to introduce new technologies to improve driving safety first and, subsequently, performance and comfort.

Per quanto riguarda i veicoli a quattro ruote, sono stati fatti enormi progressi e l’elettronica, seppure costantemente in fase di miglioramento, à ̈ a oggi ampiamente presente e rende disponibili diversi sistemi di controllo attivo e semiattivo molto avanzati. Si pensi ad esempio all’ABS (Anti-lock Braking System), progettato per impedire il bloccaggio delle ruote durante la frenata (e quindi per evitare la perdita di controllo del mezzo), ormai di serie su tutte le autovetture, oppure all’ESC (Electronic Stability Control), che interviene ogniqualvolta il veicolo rischia la perdita di aderenza laterale ed à ̈ disponibile per i veicoli di ogni fascia di prezzo. Sulle automobili in commercio si possono poi trovare sospensioni semiattive, sistemi di controllo della trazione (TC - Traction Control), della distribuzione della frenata (EBD - Electronic Brake force Distribution) e altri ancora, tutti progettati per interagire con il pilota e correggerne gli errori al fine di incrementare sicurezza e prestazioni. As far as four-wheel vehicles are concerned, enormous progress has been made and the electronics, although constantly being improved, are now widely present and make available several very advanced active and semi-active control systems. Consider, for example, the ABS (Anti-lock Braking System), designed to prevent the wheels from locking during braking (and therefore to avoid loss of control of the vehicle), now standard on all cars, or the ™ ESC (Electronic Stability Control), which intervenes whenever the vehicle risks loss of lateral grip and is available for vehicles of all price ranges. On the cars on the market you can then find semi-active suspensions, traction control systems (TC - Traction Control), brake distribution (EBD - Electronic Brake force Distribution) and others, all designed to interact with the driver and correct errors. in order to increase safety and performance.

Per quanto riguarda invece i motoveicoli, l’introduzione dei sistemi di controllo à ̈ avvenuta in tempi più recenti e i risultati conseguiti in questo campo, se paragonati a quelli raggiunti per le automobili, sono ancora limitati. Diverse sono le cause che hanno portato a questa circostanza. Tra tali cause, di primaria importanza à ̈ da annoverare il fatto che le dinamiche in gioco nei veicoli a due ruote sono di gran lunga più complesse rispetto a quelle che riguardano i veicoli a quattro ruote. Ciò ha sicuramente contribuito a rallentare il progresso nel settore dei motoveicoli in genere, mentre in alcuni casi ha portato allo sviluppo di sistemi di controllo con prestazioni facilmente raggiungibili da un pilota di medio livello. As far as motor vehicles are concerned, the introduction of control systems took place more recently and the results achieved in this field, if compared to those achieved for cars, are still limited. There are several causes that led to this circumstance. Among these causes, of primary importance is the fact that the dynamics involved in two-wheeled vehicles are far more complex than those involving four-wheeled vehicles. This has certainly contributed to slowing progress in the motor vehicle sector in general, while in some cases it has led to the development of control systems with performance that can be easily reached by a mid-level rider.

Oggi, sebbene costantemente in fase di analisi e sviluppo, sono comunque disponibili diversi sistemi di controllo anche per i motocicli. Sono stati infatti sviluppati sistemi di controllo semiattivi per la regolazione degli ammortizzatori dello sterzo e delle sospensioni, così come sistemi di controllo attivi per il controllo della trazione e della frenata. Solo di recente, per tali sistemi di controllo attivi sono stati studiati algoritmi idonei al funzionamento sul veicolo in movimento lungo una traiettoria curva. I sistemi attuali, infatti, non tenendo conto delle dipendenze dello slittamento dall’angolo di rollio, non garantiscono sicurezza in curva e perciò, in tali situazioni, restano disabilitati. A causa delle maggiori difficoltà nel trattare le dinamiche dei motocicli, specialmente in relazione agli ampi angoli di rollio, à ̈ stata dedicata meno attenzione alla sicurezza in curva e, di conseguenza, in questo ambito sono stati ottenuti minori risultati. Today, although constantly undergoing analysis and development, various control systems are also available for motorcycles. In fact, semi-active control systems have been developed for adjusting the steering and suspension shock absorbers, as well as active control systems for traction and braking control. Only recently, algorithms suitable for operation on the vehicle moving along a curved trajectory have been studied for these active control systems. In fact, the current systems, not taking into account the dependencies of the slip on the roll angle, do not guarantee safety when cornering and therefore, in such situations, they remain disabled. Due to the greater difficulties in dealing with motorcycle dynamics, especially in relation to wide roll angles, less attention has been paid to cornering safety and, consequently, fewer results have been achieved in this area.

Scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di realizzare un metodo e un apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote, come ad esempio una motocicletta oppure un motoscooter, che siano in grado di intervenire quando si verificano situazioni di pericolo, sia percorrendo un rettilineo che in curva, in modo da migliorare la stabilità del veicolo e garantire maggior sicurezza al pilota. The purpose of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus for the active control of stability in a two-wheeled vehicle, such as a motorcycle or a motor scooter, which are able to intervene when dangerous situations occur, both along a straight and in a curve, in order to improve the stability of the vehicle and ensure greater safety for the driver.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un metodo e un apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote che siano in grado di interagire con il pilota per aiutarlo a mantenere il controllo del veicolo anche in presenza di condizioni avverse della superficie stradale, oppure in seguito all’esecuzione di manovre azzardate che possono portare allo sbandamento del veicolo. Another purpose of the invention is to realize a method and an apparatus for active stability control in a two-wheeled vehicle that are able to interact with the driver to help him maintain control of the vehicle even in the presence of adverse conditions of the road surface, or following the execution of risky maneuvers that can lead to the vehicle skidding.

Questi e altri scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un metodo e un apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote, come ad esempio una motocicletta oppure un motoscooter, come esposto nelle rivendicazioni indipendenti. These and other objects according to the present invention are achieved by realizing a method and an apparatus for the active control of stability in a two-wheeled vehicle, such as for example a motorcycle or a motor scooter, as set forth in the independent claims.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti, che sono parte integrante della presente descrizione. Further characteristics of the invention are highlighted by the dependent claims, which are an integral part of the present description.

In sostanza, mentre nel settore dei veicoli a quattro ruote à ̈ già noto da qualche tempo un controllore delle dinamiche complessive del veicolo, altrimenti denominato Global Chassis Control (GCC), che sfrutta i diversi sistemi di controllo presenti a bordo del veicolo stesso, il metodo e l’apparato secondo l’invenzione si propongono di effettuare la regolazione elettronica delle dinamiche globali di un motoveicolo. Di fatto, il metodo e l’apparato secondo l’invenzione forniscono un sistema di controllo che, sfruttando i dispositivi già potenzialmente a bordo di un motociclo, ne incrementino la stabilità. L’obiettivo ultimo à ̈ quindi quello di accrescere la sicurezza attiva di un motociclo che, a differenza dell’automobile, à ̈ staticamente instabile. A tale scopo si à ̈ scelto di controllare, attuando le coppie alle ruote posteriore e anteriore, le variazioni dell’assetto del motociclo, espresse preferibilmente in termini di velocità angolare di rollio. Basically, while in the four-wheel vehicle sector a controller of the overall dynamics of the vehicle has already been known for some time, otherwise called Global Chassis Control (GCC), which exploits the various control systems present on board the vehicle itself, the method and apparatus according to the invention are proposed to carry out the electronic regulation of the global dynamics of a motor vehicle. In fact, the method and the apparatus according to the invention provide a control system which, by exploiting the devices already potentially on board a motorcycle, increase its stability. The ultimate goal is therefore to increase the active safety of a motorcycle which, unlike the car, is statically unstable. For this purpose it was decided to control, by actuating the torques at the rear and front wheels, the variations in the attitude of the motorcycle, preferably expressed in terms of angular roll speed.

Le caratteristiche e i vantaggi di un metodo e un apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali: The characteristics and advantages of a method and an apparatus for active stability control in a two-wheeled vehicle according to the present invention will become more evident from the following description, exemplary and not limiting, referring to the attached schematic drawings in which:

la figura 1 à ̈ uno schema a blocchi che mostra i componenti di base di un sistema di controllo attivo della stabilità in un veicolo a due ruote secondo la presente invenzione; Figure 1 is a block diagram showing the basic components of an active stability control system in a two-wheeled vehicle according to the present invention;

la figura 2 Ã ̈ un altro schema a blocchi che mostra le variabili in gioco nel sistema di controllo; figure 2 is another block diagram showing the variables involved in the control system;

la figura 3a à ̈ uno schema a blocchi che mostra la logica di attivazione e di disattivazione del sistema di controllo; figure 3a is a block diagram showing the activation and deactivation logic of the control system;

la figura 3b illustra la macchina a stati che gestisce la logica di attivazione e di disattivazione di figura 3a; Figure 3b illustrates the state machine which manages the activation and deactivation logic of Figure 3a;

la figura 4 à ̈ un grafico che mostra, in funzione del tempo, l’andamento della coppia alle ruote anteriore e posteriore del veicolo durante una situazione di pericolo; figure 4 is a graph showing, as a function of time, the trend of the torque at the front and rear wheels of the vehicle during a dangerous situation;

le figure 5a e 5b sono grafici che mostrano, in funzione del tempo, rispettivamente la velocità angolare di rollio e l’accelerazione longitudinale del veicolo in risposta a uno scalino di coppia frenante alla ruota anteriore pari a 100 Nm; e Figures 5a and 5b are graphs showing, as a function of time, respectively the angular roll speed and the longitudinal acceleration of the vehicle in response to a braking torque step at the front wheel equal to 100 Nm; And

la figura 6 à ̈ un grafico che mostra, in funzione del tempo, l’andamento della coppia alle ruote anteriore e posteriore del veicolo in risposta a uno scalino di coppia frenante alla ruota anteriore pari a 100 Nm. Figure 6 is a graph showing, as a function of time, the trend of the torque at the front and rear wheels of the vehicle in response to a braking torque step at the front wheel equal to 100 Nm.

Con riferimento alle figure, vengono mostrati un metodo e un apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote secondo la presente invenzione. Il metodo e l’apparato sono applicabili a un generico veicolo 10 del tipo provvisto di una ruota posteriore motrice 12, almeno una ruota anteriore direttrice 14 e un gruppo motopropulsore 16, preferibilmente ma non esclusivamente a combustione interna. In alternativa, il gruppo motopropulsore 16 può essere infatti costituito da un motore elettrico, oppure da un cosiddetto propulsore “ibrido†(combinazione tra motore elettrico e motore a combustione interna). With reference to the figures, a method and an apparatus for active stability control in a two-wheeled vehicle according to the present invention are shown. The method and the apparatus are applicable to a generic vehicle 10 of the type provided with a rear driving wheel 12, at least one front steering wheel 14 and a powerplant 16, preferably but not exclusively with internal combustion. Alternatively, the powerplant 16 can in fact be constituted by an electric motor, or by a so-called â € œhybridâ € propulsor (combination of electric motor and internal combustion engine).

L’apparato secondo l’invenzione prevede la presenza di una pluralità di attuatori 18, installati a bordo del veicolo 10, un sistema di controllo 20 e un sistema di misura e di elaborazione dei segnali 22. Tutti questi elementi verranno descritti più in dettaglio nel seguito. In generale, le variabili di ingresso nel metodo di controllo secondo l’invenzione sono rappresentate dalla coppia alla ruota anteriore 14 e dalla coppia alla ruota posteriore 12 del veicolo 10, mentre la variabile di uscita à ̈ rappresentate dalla velocità angolare di rollio φ di tale veicolo 10. The apparatus according to the invention provides for the presence of a plurality of actuators 18, installed on board the vehicle 10, a control system 20 and a measurement and signal processing system 22. All these elements will be described further below. details below. In general, the input variables in the control method according to the invention are represented by the torque at the front wheel 14 and the torque at the rear wheel 12 of the vehicle 10, while the output variable is represented by the angular roll speed Ï † of this vehicle 10.

L’apparato secondo l’invenzione prevede inoltre la presenza di una pluralità di sensori in grado di fornire misure o stime della coppia alla ruota anteriore 14, della coppia alla ruota posteriore 12, dell’accelerazione longitudinale axe della velocità angolare di rollio φ del veicolo 10. The apparatus according to the invention also provides for the presence of a plurality of sensors capable of providing measurements or estimates of the torque at the front wheel 14, the torque at the rear wheel 12, the longitudinal acceleration x and the angular roll speed Ï † of the vehicle 10.

Gli attuatori 18 sono quei componenti del veicolo 10 che permettono di generare effettivamente la coppia applicata alla ruota anteriore 14 e la coppia applicata alla ruota posteriore 12. Ad esempio, per generare le effettive variabili di controllo che consentono di modificare la coppia alla ruota posteriore 12 si possono utilizzare la posizione della valvola a farfalla del gruppo motopropulsore 16, oppure l’anticipo di accensione del gruppo motopropulsore 16 stesso. Un secondo modo di agire sulla coppia alla ruota posteriore 12 prevede di controllare la pressione dell’impianto frenante agente sulla ruota posteriore 12. Infine, per generare la coppia alla ruota anteriore 14 si può agire sulla pressione dell’impianto frenante relativo alla ruota anteriore 14. Riassumendo, le effettive variabili di controllo possono essere costituite da: The actuators 18 are those components of the vehicle 10 which allow to actually generate the torque applied to the front wheel 14 and the torque applied to the rear wheel 12. For example, to generate the actual control variables which allow to modify the torque to the rear wheel 12 it is possible to use the position of the throttle valve of the power train 16, or the ignition advance of the power train 16 itself. A second way of acting on the torque at the rear wheel 12 involves checking the pressure of the braking system acting on the rear wheel 12. Finally, to generate the torque at the front wheel 14, it is possible to act on the pressure of the braking system relating to the wheel. previous 14. In summary, the actual control variables can consist of:

- posizione della valvola a farfalla elettronicamente controllata; - electronically controlled throttle position;

- anticipo di accensione del gruppo motopropulsore 16; - ignition advance of the powerplant 16;

- pressione dell’impianto frenante agente sulla ruota anteriore 14; - pressure of the braking system acting on the front wheel 14;

- pressione dell’impianto frenante agente sulla ruota posteriore 12. - brake system pressure acting on the rear wheel 12.

I vari attuatori 18 possono essere utilizzati singolarmente, oppure contemporaneamente. Nel seguito si parlerà semplicemente di coppia alla ruota posteriore (positiva e negativa) e di coppia alla ruota anteriore (solo negativa), restando inteso che esse siano generate in un modo opportuno con gli attuatori a disposizione. The various actuators 18 can be used individually or simultaneously. In the following we will simply talk about torque at the rear wheel (positive and negative) and torque at the front wheel (only negative), it being understood that they are generated in a suitable way with the actuators available.

Il sistema di controllo 20 prevede di regolare le variazioni dell’assetto del veicolo 10 tramite il progetto e la taratura di almeno un controllore R(s) atto a generare o stimare le coppie alle ruote anteriore e/o posteriore. Lo schema di controllo à ̈ schematizzato in figura 2. Il sistema di controllo 20 à ̈ preferibilmente costituito da due controllori: un primo controllore Rfront(s) genera un segnale o variabile di controllo anteriore ufrontper l’attuatore 18 relativo alla ruota anteriore 14, mentre un secondo controllore Rrear(s) genera un segnale o variabile di controllo posteriore urearper l’attuatore 18 relativo alla ruota posteriore 12. Entrambi i controllori Rfront(s) e Rrear(s) utilizzano la misura della velocità angolare di rollio φ del veicolo 10 per regolare preferibilmente a zero, o quantomeno ridurre, tale grandezza φ. The control system 20 provides for adjusting the variations in the attitude of the vehicle 10 by designing and calibrating at least one controller R (s) suitable for generating or estimating the torques at the front and / or rear wheels. The control scheme is schematized in figure 2. The control system 20 is preferably made up of two controllers: a first controller Rfront (s) generates a signal or front control variable ufront for the actuator 18 relating to the front wheel 14 , while a second controller Rrear (s) generates a signal or variable for the rear urear control for the actuator 18 relating to the rear wheel 12. Both controllers Rfront (s) and Rrear (s) use the measurement of the angular roll speed Ï † of the vehicle 10 to preferably adjust to zero, or at least reduce, this quantity Ï †.

I segnali o variabili di controllo ufronte urearvengono sommati ai parametri richiesti dal pilota del veicolo 10. In particolare: The signals or control variables in front of us are added to the parameters required by the driver of the vehicle 10. In particular:

- rappresenta la coppia frenante alla ruota anteriore 14, richiesta dal pilota attraverso il comando del freno anteriore del veicolo 10; - represents the braking torque to the front wheel 14, requested by the driver through the command of the front brake of the vehicle 10;

- rappresenta la coppia frenante alla ruota posteriore 12, richiesta dal pilota attraverso il comando del freno posteriore del veicolo 10; e rappresenta la coppia di trazione alla ruota posteriore 12, richiesta dal pilota attraverso il comando del gas del veicolo 10. - represents the braking torque to the rear wheel 12, requested by the driver through the control of the rear brake of the vehicle 10; and represents the torque of traction to the rear wheel 12, requested by the driver through the throttle control of the vehicle 10.

Infine, i segnali ricavati dalla somma dei segnali di controllo ufronte ureare dei parametri di coppia e richiesti dal pilota vengono saturati in funzione del valore di accelerazione longitudinale axrichiesto dal pilota del veicolo 10. Finally, the signals obtained from the sum of the signals for controlling the front of the torque parameters and requested by the driver are saturated as a function of the longitudinal acceleration value x requested by the driver of the vehicle 10.

Come descritto precedentemente, il sistema di controllo 20 à ̈ configurato per ridurre la velocità angolare di rollio φ del veicolo 10 e incrementare in questo modo la stabilità del veicolo 10 stesso. Per sintetizzare i controllori viene utilizzato un approccio sequenziale: dapprima viene progettato Rfront(s) e successivamente viene progettato Rrear(s). As previously described, the control system 20 is configured to reduce the angular roll speed Ï † of the vehicle 10 and thereby increase the stability of the vehicle 10 itself. A sequential approach is used to synthesize the controllers: first Rfront (s) is configured and then Rrear (s) is configured.

Il controllore Rfront(s) à ̈ progettato considerando la funzione di trasferimento , che descrive il legame dinamico tra la coppia frenante,alla ruota anteriore 14 e la velocità angolare di rollio . La funzione di trasferimento si può ricavare a partire da un modello fisico del veicolo 10, oppure identificando con un modello matematico di tipo “blackbox†le dinamiche di interesse. Il controllore Rfront(s) viene sintetizzato per determinati valori di velocità di avanzamento V e di angolo di rollio φ del veicolo 10. Il controllore Rfront(s) ha, ad esempio, una struttura lineare tempo-invariante e deve garantire: - la cancellazione delle risonanze di weave e wobble; The Rfront controller (s) is designed considering the transfer function, which describes the dynamic link between the braking torque, at the front wheel 14 and the angular roll speed. The transfer function can be obtained starting from a physical model of the vehicle 10, or by identifying the dynamics of interest with a mathematical model of the â € œblackboxâ € type. The controller Rfront (s) is synthesized for certain values of forward speed V and roll angle Ï † of the vehicle 10. The controller Rfront (s) has, for example, a linear time-invariant structure and must guarantee: - the cancellation of weave and wobble resonances;

- l’attenuazione del rumore di misura, solitamente ad alta frequenza; - the attenuation of the measurement noise, usually at high frequency;

- errore nullo a transitorio esaurito; - null error with the transient expired;

- una banda passante del sistema in anello chiuso sufficientemente elevata per poter controllare le dinamiche di interesse (tipicamente di almeno 2,5 Hz); - a passband of the closed loop system sufficiently high to be able to control the dynamics of interest (typically of at least 2.5 Hz);

- un margine di fase sufficientemente elevato per garantire robustezza del sistema di controllo 20 rispetto a incertezze ed errori di modello. - a sufficiently high phase margin to ensure robustness of the control system 20 with respect to model uncertainties and errors.

La coppia alla ruota anteriore 14 può essere esclusivamente negativa, dato che la ruota anteriore non à ̈ traente nei motocicli e quindi può solamente frenare. Di conseguenza, il valore di somma tra il segnale di controllo anteriore ufronte il parametro relativo alla coppia frenante alla ruota anteriore 14 deve essere opportunamente saturato. The torque at the front wheel 14 can only be negative, since the front wheel is not traction in motorcycles and therefore can only brake. Consequently, the sum value between the front control signal and the parameter relating to the braking torque at the front wheel 14 must be suitably saturated.

Una volta progettato il controllore Rfront(s), l’approccio sequenziale prevede di sintetizzare il controllore Rrear(s), cioà ̈ il controllore che genera il segnale di controllo posteriore ureardella coppia alla ruota posteriore 12. Per controllare la coppia alla ruota posteriore 12, il controllore Rrear(s) può agire sul freno posteriore del veicolo 10 (in questo modo si può realizzare una coppia frenante) e sul gruppo motopropulsore 16, in termini di posizione della valvola a farfalla e di anticipo di accensione. Questa seconda componente permette sia di accelerare, sia di frenare leggermente sfruttando il freno motore. Nel progetto del controllore Rrear(s) si deve considerare la funzione di trasferimento tra segnale di controllo posteriore ureare velocità angolare di rollio φ ottenuta dopo aver chiuso l’anello di controllo del freno anteriore. In altre parole, il controllore Rrear(s) si progetta considerando la seguente funzione di trasferimento Grear(s): Once the Rfront (s) controller has been designed, the sequential approach involves synthesizing the Rrear (s) controller, i.e. the controller that generates the rear urear control signal of the torque at the rear wheel 12. To control the torque at the rear wheel. 12, the Rrear controller (s) can act on the rear brake of the vehicle 10 (in this way a braking torque can be achieved) and on the power train 16, in terms of position of the throttle valve and ignition advance. This second component allows both to accelerate and to brake slightly using the engine brake. In the design of the Rrear (s) controller, the transfer function between the rear control signal and the angular roll velocity Ï † obtained after closing the front brake control loop must be considered. In other words, the controller Rrear (s) is designed considering the following transfer function Grear (s):

dove ( ) à ̈ la funzione di trasferimento in anello aperto tra il segnale di controllo posteriore ureare la velocità angolare di rollio φ, ( ) à ̈ la funzione di trasferimento tra il segnale di controllo anteriore ufronte la velocità angolare di rollio φ e Rfront(s) à ̈ il primo controllore, progettato nella fase precedente. Anche in questo caso, il controllore Rrear(s) ha preferibilmente una struttura lineare tempo-invariante e deve garantire le stesse prestazioni richieste al controllore Rfront(s) in termini di cancellazione delle risonanze, errore nullo a transitorio esaurito e robustezza. In questo caso, la banda passante del sistema di controllo 20 può essere minore rispetto al caso precedente: à ̈ tuttavia tipicamente richiesta una banda passante maggiore di 1 Hz per poter controllare le dinamiche di interesse. where () is the open-loop transfer function between the rear control signal and the roll angular velocity Ï †, () is the transfer function between the front control signal and the front angular roll velocity Ï † and Rfront (s) is the first controller, designed in the previous phase. Also in this case, the Rrear (s) controller preferably has a linear time-invariant structure and must guarantee the same performance required of the Rfront (s) controller in terms of resonance cancellation, zero error with no transient and robustness. In this case, the passband of the control system 20 may be lower than in the previous case: however, a passband greater than 1 Hz is typically required to be able to control the dynamics of interest.

Infine, à ̈ opportuno notare che à ̈ possibile progettare entrambi i controllori Rfront(s) e Rrear(s) considerando le funzioni di trasferimento per diversi valori di velocità di avanzamento V e angolo di rollio φ nominali. I valori dei parametri dei controllori Rfront(s) e Rrear(s) ottenuti possono quindi essere interpolati, in maniera tale da schedulare tali controllori Rfront(s) e Rrear(s) rispetto alla velocità di avanzamento V e all’angolo di rollio φ. In questo modo, il sistema di controllo 20 garantisce le stesse prestazioni in tutte le condizioni di funzionamento del veicolo 10. Finally, it should be noted that it is possible to design both the Rfront (s) and Rrear (s) controllers by considering the transfer functions for different values of nominal forward speed V and roll angle Ï †. The values of the parameters of the Rfront (s) and Rrear (s) controllers obtained can then be interpolated, in such a way as to schedule these controllers Rfront (s) and Rrear (s) with respect to the forward speed V and the roll angle THE†. In this way, the control system 20 guarantees the same performance in all operating conditions of the vehicle 10.

I controllori Rfront(s) e Rrear(s) minimizzano la velocità angolare di rollio φ per incrementare il grado di stabilità del veicolo 10. Per assecondare le richieste del pilota in termini di accelerazione longitudinale ax, à ̈ necessario modellare il legame tra i parametri di coppia richiesti dal pilota e l’accelerazione longitudinale ax, così da poter generare un riferimento di accelerazione opportuno. The Rfront (s) and Rrear (s) controllers minimize the angular roll velocity Ï † to increase the degree of stability of the vehicle 10. To meet the pilot's requests in terms of longitudinal acceleration to x, it is necessary to model the link between the torque parameters required by the driver and longitudinal acceleration x, so as to be able to generate an appropriate acceleration reference.

A tal fine, à ̈ ad esempio possibile eseguire prove in anello aperto per misurare l’accelerazione longitudinale axdel veicolo 10 a regime in risposta a variazioni a scalino delle coppie alla ruota posteriore 12 e alla ruota anteriore 14. In questo modo à ̈ possibile ottenere, a partire dai dati, una mappa accelerazione/coppie alle ruote. A partire da tale mappa può essere calcolato il valore di riferimento dell’accelerazione longitudinale in base, ad esempio, a un legame del tipo: To this end, it is possible, for example, to carry out tests in open loop to measure the longitudinal acceleration x of the vehicle 10 at full speed in response to step variations of the torques at the rear wheel 12 and at the front wheel 14. In this way it is possible obtain, starting from the data, an acceleration / torque map at the wheels. Starting from this map, the reference value of the longitudinal acceleration can be calculated based, for example, on a bond of the type:

dove i parametri αf, αr, β e γ si identificano a partire dalle misure ricavate durante le prove in anello aperto menzionate in precedenza e where the parameters Î ± f, Î ± r, β and γ are identified starting from the measurements obtained during the previously mentioned open loop tests and

sono, rispettivamente, i valori di coppia frenante anteriore e posteriore e di trazione richiesti dal pilota. In particolare, il termine γ à ̈ negativo e tiene conto delle forze aerodinamiche e di attrito dovute al contatto pneumatico/strada. they are, respectively, the front and rear braking and traction torque values required by the rider. In particular, the term γ is negative and takes into account the aerodynamic and frictional forces due to the tire / road contact.

Il riferimento di accelerazione longitudinale à ̈ utilizzato per implementare un blocco di saturazioni tempo-varianti. Come si vede in figura 2, le coppie alle ruote sono saturate in funzione dell’accelerazione richiesta dal pilota. Il blocco di saturazione interviene se il valore dell’accelerazione longitudinale axdel veicolo 10 à ̈ maggiore del riferimento di accelerazione longitudinale . In questo caso viene saturata esclusivamente la coppia alla ruota posteriore 12, mentre la coppia alla ruota anteriore 14 viene lasciata libera di controllare la stabilità del veicolo 10. Tale scelta à ̈ dovuta al fatto che la coppia alla ruota anteriore 14 ha maggiore influenza sulla velocità angolare di rollio rispetto alla coppia alla ruota posteriore 12, mentre le coppie alla ruota posteriore e anteriore influenzano in maniera simile l’accelerazione longitudinale axdel veicolo 10. Inoltre, il controllore Rfront(s) ha una banda passante maggiore rispetto a quella di Rrear(s) e quindi regola in maniera più efficace la velocità angolare di rollio . The longitudinal acceleration reference is used to implement a block of time-varying saturations. As can be seen in figure 2, the torque at the wheels are saturated according to the acceleration required by the driver. The saturation block intervenes if the value of the longitudinal acceleration ax of the vehicle 10 is greater than the longitudinal acceleration reference. In this case only the torque at the rear wheel 12 is saturated, while the torque at the front wheel 14 is left free to check the stability of the vehicle 10. This choice is due to the fact that the torque at the front wheel 14 has a greater influence on speed. roll angle with respect to the torque at the rear wheel 12, while the torque at the rear and front wheel similarly affect the longitudinal axial acceleration of the vehicle 10. Furthermore, the controller Rfront (s) has a higher bandwidth than that of Rrear (s) and therefore more effectively adjusts the angular roll speed.

Il riferimento di accelerazione longitudinale viene poi preferibilmente filtrato passa-basso, in maniera tale da ritardare l’intervento del controllore di accelerazione rispetto a quello che agisce sulla velocità angolare di rollio , privilegiando così, nella prima fase del transitorio, il controllo di stabilità rispetto a quello di accelerazione. The longitudinal acceleration reference is then preferably low-pass filtered, in such a way as to delay the intervention of the acceleration controller with respect to the one that acts on the angular roll speed, thus favoring, in the first phase of the transient, the control of stability with respect to that of acceleration.

Per non compromettere la maneggevolezza del veicolo 10, il sistema di controllo 20 deve intervenire esclusivamente in situazioni di reale pericolo. Per questo motivo à ̈ stata progettata una logica di attivazione e disattivazione. In figura 3a à ̈ mostrato lo schema di attivazione e disattivazione dei controllori, mentre in figura 3b à ̈ rappresentata la macchina a stati finiti che si occupa della gestione di tale logica. In order not to compromise the handling of the vehicle 10, the control system 20 must intervene exclusively in situations of real danger. For this reason, an activation and deactivation logic has been designed. Figure 3a shows the activation and deactivation diagram of the controllers, while figure 3b shows the finite state machine that deals with the management of this logic.

Come si vede dalla figura 3a, la logica di attivazione utilizza quattro differenti “flag†(variabili a due stati): actfe dctfgestiscono, rispettivamente, l’attivazione e la disattivazione del controllore Rfront(s) anteriore, mentre actre dctrgestiscono, rispettivamente, l’attivazione e la disattivazione del controllore Rrear(s) posteriore. Quando viene identificata una situazione di pericolo, come verrà descritto più in dettaglio nel seguito, i valori di actfe actrvengono impostati a 1 e i controllori Rfront(s) e Rrear(s) iniziano a generare i rispettivi segnali di controllo ufronte urear. Una volta stabilizzato il veicolo 10, la macchina a stati spegne i controllori Rfront(s) e Rrear(s) (actfe actruguali a zero), memorizzando l’ultimo valore e delle variabili di controllo. Successivamente, dctfe/o dctrvengono impostati a 1: così si genera un segnale a scalino che parte da zero e si porta all’ultimo valore e delle variabili di controllo. Tale segnale viene filtrato passa-basso e quindi sottratto all’ultimo valore e delle variabili di controllo, in maniera tale da disattivare il controllore dolcemente, senza destabilizzare nuovamente il veicolo 10. Quando le coppie alle ruote sono uguali a quelle richieste dal pilota, la procedura di disattivazione termina e il sistema di controllo si spegne totalmente. As can be seen from figure 3a, the activation logic uses four different â € œflagâ € (two-state variables): actfe dctf manage, respectively, the activation and deactivation of the front Rfront (s) controller, while actre dctr manage, respectively , the activation and deactivation of the rear Rrear (s) controller. When a dangerous situation is identified, as will be described in more detail below, the actfe actr values are set to 1 and the Rfront (s) and Rrear (s) controllers start generating their respective ufronte urear control signals. Once the vehicle 10 has stabilized, the state machine switches off the controllers Rfront (s) and Rrear (s) (actfe actrugal to zero), memorizing the last value and the control variables. Subsequently, dctfe / or dctr are set to 1: thus a step signal is generated that starts from zero and goes to the last value and control variables. This signal is low-pass filtered and then subtracted from the last value and from the control variables, in such a way as to deactivate the controller smoothly, without destabilizing the vehicle again 10. When the torque at the wheels are the same as those required by the driver, the deactivation procedure ends and the control system shuts down completely.

La logica di attivazione e disattivazione può anche essere realizzata sulla base dei valori di opportune grandezze, misurate e/o stimate, rappresentative della cinematica del veicolo 10. The activation and deactivation logic can also be realized on the basis of the values of suitable quantities, measured and / or estimated, representative of the kinematics of the vehicle 10.

In figura 4 sono rappresentati gli andamenti nel tempo delle coppie alle ruote anteriore e posteriore misurate durante un test. Analizzando la figura 4, si può notare che: Figure 4 shows the trends over time of the torques at the front and rear wheels measured during a test. Analyzing figure 4, it can be seen that:

1. inizialmente i controllori sono spenti (ufront= urear= 0) e le coppie alle ruote sono uguali a quelle richieste dal pilota; 1. initially the controllers are off (ufront = urear = 0) and the torque at the wheels are the same as those required by the pilot;

2. all’attivazione, si accendono i controllori (actf= actr= 1), mentre i rami in parallelo sono aperti (dctf= dctr= 0). Le coppie alle ruote sono la somma di quelle richieste dal pilota e di quelle erogate dai controllori Rfront(s) e Rrear(s); 3. quando si disattivano i controllori (actf= actr= 0, dctf= dctr= 1), viene memorizzato l’ultimo valore e delle variabili di controllo. Tali variabili vengono filtrate attraverso due filtri passa-basso e l’uscita di tali filtri viene sottratta al valore di e ; 2. upon activation, the controllers switch on (actf = actr = 1), while the parallel branches are open (dctf = dctr = 0). The wheel torques are the sum of those requested by the driver and those supplied by the Rfront (s) and Rrear (s) controllers; 3. when the controllers are deactivated (actf = actr = 0, dctf = dctr = 1), the last value and of the control variables are stored. These variables are filtered through two low-pass filters and the output of these filters is subtracted from the value of e;

4. al termine del transitorio, le coppie alle ruote sono pari a quelle richieste dal pilota. 4. at the end of the transition, the torque at the wheels are equal to those required by the pilot.

L’attivazione del sistema di controllo 20 avviene quando l’accelerazione angolare di rollio del veicolo 10 supera un valore di soglia !definito dal pilota. Il valore di soglia !deve essere tale da non comportare false attivazioni durante il normale utilizzo del veicolo 10. Infine, per iniziare la procedura di disattivazione, si considera la potenza "associata all’accelerazione angolare di rollio , calcolata elevando al quadrato l’accelerazione angolare di rollio φ e filtrando tale segnale attraverso un filtro a media mobile: The activation of the control system 20 occurs when the roll angular acceleration of the vehicle 10 exceeds a threshold value defined by the pilot. The threshold value! Must be such as not to cause false activations during normal use of the vehicle 10. Finally, to start the deactivation procedure, the power associated with the angular roll acceleration is considered, calculated by squaring the ™ roll angular acceleration Ï † and filtering this signal through a moving average filter:

dove N à ̈ il numero di campioni utilizzato nel filtro a media mobile. In particolare, la disattivazione del sistema di controllo 20 avviene quando la potenza " associata all’accelerazione angolare di rollio φ à ̈ minore di un valore di soglia Pth. where N is the number of samples used in the moving average filter. In particular, the deactivation of the control system 20 occurs when the power "associated with the angular roll acceleration Ï † is less than a threshold value Pth.

La strategia di controllo descritta in precedenza regola la velocità angolare di rollio per stabilizzare il veicolo 10 e utilizza il riferimento di accelerazione longitudinale <>, calcolato secondo l’equazione [1] sopra riportata, per assecondare le richieste del pilota. L’attivazione e la disattivazione del sistema di controllo 20 à ̈ infine gestita considerando l’accelerazione angolare di rollio . Tutte le variabili devono essere opportunamente elaborate per rimuovere il rumore di misura. Infine, le variabili di controllo ufronte urearvengono filtrate durante la fase di disattivazione del sistema di controllo 20. The control strategy described above regulates the angular roll speed to stabilize the vehicle 10 and uses the longitudinal acceleration reference <>, calculated according to the equation [1] reported above, to satisfy the requests of the pilot. The activation and deactivation of the control system 20 is finally managed considering the roll angular acceleration. All variables must be suitably processed to remove measurement noise. Finally, the front ur control variables are filtered during the deactivation step of the control system 20.

La velocità angolare di rollio può essere misurata attraverso un girometro, installato a bordo del veicolo 10 e opportunamente orientato rispetto all’asse longitudinale del veicolo 10 stesso. Tale misura deve essere trattata in maniera tale da eliminare le componenti dovute al beccheggio e all’imbardata del veicolo 10. The angular roll speed can be measured by means of a gyrometer, installed on board the vehicle 10 and suitably oriented with respect to the longitudinal axis of the vehicle 10 itself. This measure must be treated in such a way as to eliminate the components due to the pitch and yaw of the vehicle 10.

Alternativamente, la velocità angolare di rollio può essere ricavata a partire dalla stima dell’angolo di rollio φ, utilizzando metodologie note allo stato della tecnica, e successiva derivazione di tale misura. Il dispositivo derivatore deve essere implementato come un filtro passa-banda, in maniera tale da rimuovere il rumore di alta frequenza. Alternatively, the angular roll velocity can be obtained starting from the estimate of the roll angle Ï †, using methods known to the state of the art, and subsequent derivation of this measurement. The shunt device must be implemented as a band-pass filter, in order to remove the high frequency noise.

L’accelerazione angolare di rollio si può ottenere per derivazione della velocità angolare di rollio , ottenuta utilizzando uno dei metodi descritti in precedenza. Anche in questo caso, il dispositivo derivatore deve essere implementato attraverso un filtro passa-banda per eliminare il rumore di alta frequenza. Il riferimento di accelerazione longitudinale <>viene preferibilmente filtrato attraverso un filtro passa-basso con frequenza di taglio pari a 10 Hz, in maniera tale da garantire una migliore guidabilità del veicolo 10. Infine, l’accelerazione longitudinale axdel veicolo 10 può essere misurata attraverso un accelerometro opportunamente orientato. The roll angular acceleration can be obtained by derivation of the roll angular velocity, obtained using one of the methods described above. Again, the shunt device must be implemented through a band-pass filter to eliminate high-frequency noise. The longitudinal acceleration reference <> is preferably filtered through a low-pass filter with a cut-off frequency equal to 10 Hz, in such a way as to ensure a better driveability of the vehicle 10. Finally, the longitudinal acceleration ax of the vehicle 10 can be measured through a suitably oriented accelerometer.

Come descritto in precedenza, la coppia alla ruota anteriore 14 à ̈ solo negativa (coppia frenante) e può essere ricavata a partire dalla misura della pressione dell’impianto frenante agente sulla ruota anteriore 14. La coppia alla ruota posteriore 12, invece, può essere sia negativa (coppia frenante), sia positiva (coppia traente). Anche in questo caso, la coppia frenante alla ruota posteriore 12 può essere ricavata a partire dalla misura della pressione dell’impianto frenante agente sulla ruota posteriore 12. La coppia traente, invece, si può stimare a partire dalla misura della posizione della valvola a farfalla, dalla misura dell’anticipo di accensione del gruppo motopropulsore 16 e dalla misura dei giri motore. As previously described, the torque at the front wheel 14 is only negative (braking torque) and can be obtained starting from the measurement of the pressure of the braking system acting on the front wheel 14. The torque at the rear wheel 12, on the other hand, can be both negative (braking torque) and positive (pulling torque). Also in this case, the braking torque at the rear wheel 12 can be obtained starting from the measurement of the pressure of the braking system acting on the rear wheel 12. The driving torque, on the other hand, can be estimated starting from the measurement of the valve position. throttle, the measurement of the ignition advance of the powertrain 16 and the measurement of the engine rpm.

Durante la fase di disattivazione del sistema di controllo 20 viene memorizzato l’ultimo valore e delle variabili di controllo ufronte urear. Tale valore o , opportunamente filtrato, viene sottratto alla rispettiva variabile di controllo ufronto ureardurante la fase di disattivazione, per spegnere definitivamente il sistema di controllo 20 e permettere al pilota di guidare normalmente il veicolo 10. Durante la fase di disattivazione, l’ultimo valore della variabile di controllo ureardella coppia alla ruota posteriore 12 viene filtrato passa-basso attraverso un filtro del primo ordine, con frequenza di taglio pari a 0,5 Hz, mentre l’ultimo valore della variabile di controllo ufrontdella coppia alla ruota anteriore 14 viene filtrato attraverso un filtro passa-basso del terzo ordine, con frequenza di taglio preferibilmente pari a 0,5 Hz. During the deactivation phase of the control system 20, the last value and of the control variables ufronte urear are memorized. This value or, suitably filtered, is subtracted from the respective control variable from the front during the deactivation phase, to definitively turn off the control system 20 and allow the driver to drive the vehicle normally 10. During the deactivation phase, the last value of the urear control variable of the torque at the rear wheel 12 is low-pass filtered through a first order filter, with a cut-off frequency equal to 0.5 Hz, while the last value of the control variable ufront of the torque at the front wheel 14 it is filtered through a third-order low-pass filter, with a cut-off frequency preferably equal to 0.5 Hz.

La fattibilità e le prestazioni del metodo e dell’apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote secondo la presente invenzione sono state valutate simulando una manovra critica che si può verificare durante la guida del veicolo 10. The feasibility and performance of the method and apparatus for active stability control in a two-wheeled vehicle according to the present invention have been evaluated by simulating a critical maneuver that can occur while driving the vehicle 10.

Durante tale manovra, il veicolo 10 percorre una curva a velocità di avanzamento V e angolo di rollio φ costanti. Per simulare una frenata di panico, la coppia alla ruota anteriore 14 subisce una variazione a scalino filtrata attraverso un filtro passa-basso, con frequenza di taglio pari a 10 Hz, rappresentativo della dinamica degli attuatori. Nelle figure 5a e 5b sono rappresentati gli andamenti nel tempo della velocità angolare di rollio e dell’accelerazione longitudinale axdel veicolo 10 in risposta a uno scalino di coppia frenante alla ruota anteriore 14 pari a 100 Nm. Contemporaneamente, la coppia alla ruota posteriore 12 viene portata a zero per simulare la chiusura del gas da parte del pilota. Tale prova viene svolta a una velocità di avanzamento V pari a 130 km/h e con un angolo di rollio φ pari a 30°. During this maneuver, the vehicle 10 makes a curve at constant forward speed V and roll angle Ï †. To simulate a panic braking, the torque at the front wheel 14 undergoes a step variation filtered through a low-pass filter, with a cut-off frequency equal to 10 Hz, representative of the dynamics of the actuators. Figures 5a and 5b show the time trends of the angular roll speed and longitudinal acceleration ax of the vehicle 10 in response to a braking torque step at the front wheel 14 equal to 100 Nm. At the same time, the torque at the rear wheel 12 it is brought to zero to simulate the pilot closing the throttle. This test is carried out at a forward speed V equal to 130 km / h and with a roll angle Ï † equal to 30 °.

Come si può notare analizzando l’andamento della velocità angolare di rollio nel caso di “open-loop†, vale a dire senza l’aiuto di alcun sistema di controllo elettronico, il pilota riesce a stabilizzare il veicolo 10 solo dopo un secondo. Inoltre, si notano delle oscillazioni poco smorzate alla frequenza del modo di weave. Il metodo secondo l’invenzione (“full-authority con saturazioni tempo-varianti†) garantisce prestazioni migliori rispetto al caso “open-loop†, incrementando lo smorzamento delle oscillazioni di weave e garantendo un’accelerazione longitudinale simile a quella che si ottiene in “open-loop†. As can be seen by analyzing the trend of the angular roll speed in the case of â € œopen-loopâ €, that is to say without the help of any electronic control system, the pilot is able to stabilize the vehicle 10 only after a according to. In addition, slightly damped oscillations are noted at the frequency of the weave mode. The method according to the invention (â € œfull-authority with time-varying saturationsâ €) guarantees better performance than the â € œopen-loopâ € case, increasing the damping of the weave oscillations and guaranteeing a longitudinal acceleration similar to that which is obtained in â € œopen-loopâ €.

In figura 6 sono mostrati gli andamenti delle coppie alle ruote. Come si vede dalla figura 6, il metodo di controllo “full-authority con saturazioni tempo-varianti†secondo l’invenzione riduce sia la coppia alla ruota anteriore 14, sia la coppia alla ruota posteriore 12. Inoltre, tale metodo di controllo modula esclusivamente nella prima fase: una volta stabilizzato il veicolo 10, la coppia alla ruota posteriore 12 satura per inseguire il riferimento di decelerazione. Figure 6 shows the trends of the torques at the wheels. As can be seen from Figure 6, the â € œfull-authority control method with time-varying saturationsâ € according to the invention reduces both the torque at the front wheel 14 and the torque at the rear wheel 12. Furthermore, this control method it modulates exclusively in the first phase: once the vehicle 10 has stabilized, the torque at the rear wheel 12 saturates to follow the deceleration reference.

Si à ̈ così visto che il metodo e l’apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote secondo la presente invenzione realizzano gli scopi in precedenza evidenziati. It has thus been seen that the method and the apparatus for the active control of stability in a two-wheeled vehicle according to the present invention achieve the aims highlighted above.

Il metodo e l’apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote della presente invenzione così concepiti sono suscettibili in ogni caso di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. The method and the apparatus for the active control of stability in a two-wheeled vehicle of the present invention thus conceived are susceptible in any case to numerous modifications and variations, all falling within the same inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.

L’ambito di tutela dell’invenzione à ̈ pertanto definito dalle rivendicazioni allegate. The scope of protection of the invention is therefore defined by the attached claims.

Claims (19)

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote (10) del tipo provvisto di una ruota posteriore motrice (12), almeno una ruota anteriore direttrice (14) e un gruppo motopropulsore (16), il metodo comprendendo le fasi che consistono in: - acquisizione o stima dei valori relativi alla coppia applicata alla ruota anteriore (14), alla coppia applicata alla ruota posteriore (12), alla velocità angolare di rollio (<>) del veicolo a due ruote (10), alla accelerazione longitudinale (ax) del veicolo a due ruote (10) e alla coppia frenante (,) alla ruota anteriore (14), alla coppia frenante (,) alla ruota posteriore (12) e alla coppia di trazione () alla ruota posteriore (12) richiesti dal pilota del veicolo a due ruote (10); - generazione di un segnale o variabile di controllo anteriore (ufront) della coppia applicata alla ruota anteriore (14) e di un segnale o variabile di controllo posteriore (urear) della coppia applicata alla ruota posteriore (12); - somma tra detti segnali o variabili di controllo (ufront, urear) e i parametri relativi alla coppia frenante (,) alla ruota anteriore (14), alla coppia frenante (,) alla ruota posteriore (12) e alla coppia di trazione () alla ruota posteriore (12) richiesti dal pilota del veicolo a due ruote (10); - effettuazione di una saturazione tempo-variante dei segnali di detta somma in funzione del valore di accelerazione longitudinale (ax) richiesto dal pilota del veicolo a due ruote (10) per regolare la velocità angolare di rollio (<>) di detto veicolo a due ruote (10) e incrementare in questo modo la stabilità di detto veicolo a due ruote (10). CLAIMS 1. Method for active stability control in a two-wheeled vehicle (10) of the type equipped with a rear driving wheel (12), at least one front steering wheel (14) and a power train (16), the method comprising the phases consisting of: - acquisition or estimation of the values relating to the torque applied to the front wheel (14), to the torque applied to the rear wheel (12), to the angular roll speed (<>) of the two-wheeled vehicle (10), the longitudinal acceleration (ax) of the two-wheeled vehicle (10) and the braking torque (,) at the front wheel (14), the braking torque (,) at the rear wheel (12) and the traction torque () at the rear wheel (12) required by the driver of the two-wheeled vehicle (10); - generation of a signal or variable for the front control (ufront) of the torque applied to the front wheel (14) and of a signal or variable for the rear control (urear) of the torque applied to the rear wheel (12); - sum of said control signals or variables (ufront, urear) and the parameters relating to the braking torque (,) at the front wheel (14), the braking torque (,) at the rear wheel (12) and the traction torque () at the rear wheel (12) required by the rider of the two-wheeled vehicle (10); - carrying out a time-varying saturation of the signals of said sum as a function of the longitudinal acceleration value (x) required by the driver of the two-wheeled vehicle (10) to regulate the angular roll speed (<>) of said two-wheeled vehicle wheels (10) and thus increase the stability of said two-wheeled vehicle (10). 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una fase di generazione di un riferimento di accelerazione longitudinale () del veicolo a due ruote (10). Method according to claim 1, further comprising a step of generating a longitudinal acceleration reference () of the two-wheeled vehicle (10). 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il riferimento di accelerazione longitudinale () à ̈ ottenuto modellando il legame tra i parametri di coppia (,, ,, ) richiesti dal pilota e l’accelerazione longitudinale (ax), detto riferimento di accelerazione longitudinale () essendo utilizzato per implementare detta fase di saturazione tempo-variante e per assecondare le richieste del pilota in termini di accelerazione longitudinale (ax). 3. Method according to claim 2, characterized in that the longitudinal acceleration reference () is obtained by modeling the link between the torque parameters (,, ,,) required by the pilot and the longitudinal acceleration (ax), called longitudinal acceleration reference () being used to implement said time-varying saturation phase and to satisfy the pilot's requests in terms of longitudinal acceleration (ax). 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il riferimento di accelerazione longitudinale () à ̈ calcolato in base alla seguente formula: = ,+ ,+ + dove i termini αf, αr, β e γ sono parametri di progetto. 4. Method according to claim 3, characterized in that the longitudinal acceleration reference () is calculated according to the following formula: =, +, + + where the terms Î ± f, Î ± r, β and γ are design parameters. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detta fase di saturazione tempo-variante viene implementata se il valore dell’accelerazione longitudinale (ax) à ̈ maggiore del riferimento di accelerazione longitudinale (). 5. Method according to claim 3 or 4, characterized in that said time-varying saturation phase is implemented if the value of the longitudinal acceleration (ax) is greater than the longitudinal acceleration reference (). 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che il riferimento di accelerazione longitudinale () viene filtrato attraverso un filtro passa-basso, in maniera tale da garantire una migliore guidabilità del veicolo a due ruote (10). Method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the longitudinal acceleration reference () is filtered through a low-pass filter, in such a way as to ensure better driveability of the two-wheeled vehicle (10). 7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente la fase di progetto e taratura di almeno un controllore R(s) atto a generare detti segnali o variabili di controllo (ufront, urear) sulla base di un’opportuna descrizione della dinamica tra la coppia applicata alla ruota anteriore (14), la coppia applicata alla ruota posteriore (12) e la velocità angolare di rollio (<>) del veicolo a due ruote (10). 7. Method according to any one of the preceding claims, comprising the design and calibration phase of at least one controller R (s) suitable for generating said control signals or variables (ufront, urear) on the basis of an appropriate description of the dynamics between the torque applied to the front wheel (14), the torque applied to the rear wheel (12) and the angular roll speed (<>) of the two-wheeled vehicle (10). 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui la fase di progetto e taratura di almeno un controllore R(s) comprendente le fasi di: - progetto di un primo controllore (Rfront(s)) atto alla generazione del segnale o variabile di controllo anteriore (ufront), ottenuto considerando una funzione di trasferimento (()) che descrive il legame tra la coppia frenante (,) alla ruota anteriore (14) e la velocità angolare di rollio (<>) per determinati valori di velocità di avanzamento (V) e di angolo di rollio (φ) del veicolo a due ruote (10); - progetto di un secondo controllore (Rrear(s)) di generazione del segnale o variabile di controllo posteriore (urear), ottenuto considerando la seguente funzione di trasferimento: () () = 1 ()() dove () à ̈ la funzione di trasferimento in anello aperto tra il segnale o variabile di controllo posteriore (urear) e la velocità angolare di rollio (<>) e () à ̈ la funzione di trasferimento tra il segnale o variabile di controllo anteriore (ufront) e la velocità angolare di rollio (<>). Method according to claim 7, wherein the design and calibration phase of at least one controller R (s) comprising the phases of: - design of a first controller (Rfront (s)) capable of generating the signal or front control variable (ufront), obtained by considering a transfer function (()) which describes the link between the braking torque (,) to the front wheel (14) and the angular roll speed (<>) for certain values of forward speed (V) and roll angle (Ï †) of the two-wheeled vehicle (10); - design of a second controller (Rrear (s)) for generating the signal or rear control variable (urear), obtained considering the following transfer function: () () = 1 () () where () is the open loop transfer function between the rear control signal or variable (urear) and the roll angular velocity (<>) and () is the transfer function between the front control signal or variable (ufront) and the angular roll velocity (<>). 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere una logica di attivazione e disattivazione di detto almeno un controllore R(s) realizzata utilizzando opportune variabili, misurate e/o stimate, rappresentative della condizione di utilizzo del veicolo a due ruote (10). Method according to claim 8, characterized in that it comprises an activation and deactivation logic of said at least one controller R (s) realized using suitable variables, measured and / or estimated, representative of the condition of use of the two-wheeled vehicle ( 10). 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta logica di attivazione e disattivazione utilizza una prima coppia di flag o variabili a due stati (actf, dctf), che gestiscono rispettivamente l’attivazione e la disattivazione del primo controllore (Rfront(s)), e una seconda coppia di flag o variabili a due stati (actr, dctr), che gestiscono rispettivamente l’attivazione e la disattivazione del secondo controllore (Rrear(s)). 10. Method according to claim 9, characterized in that said activation and deactivation logic uses a first pair of flags or two-state variables (actf, dctf), which respectively manage the activation and deactivation of the first controller (Rfront (s)), and a second pair of flags or two-state variables (actr, dctr), which respectively manage the activation and deactivation of the second controller (Rrear (s)). 11. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta logica di attivazione e disattivazione à ̈ realizzata sulla base dei valori di opportune grandezze, misurate e/o stimate, rappresentative della cinematica del veicolo a due ruote (10). 11. Method according to claim 9, characterized in that said activation and deactivation logic is carried out on the basis of the values of suitable quantities, measured and / or estimated, representative of the kinematics of the two-wheeled vehicle (10). 12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11, comprendente inoltre una fase di calcolo dell’accelerazione angolare di rollio ( ) del veicolo a due ruote (10), ottenuta per filtraggio della velocità angolare di rollio (<>). Method according to any one of claims 9 to 11, further comprising a step for calculating the angular roll acceleration () of the two-wheeled vehicle (10), obtained by filtering the angular roll speed (<>). 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la fase di attivazione avviene quando l’accelerazione angolare di rollio ( ) supera un valore di soglia () definito dal pilota del veicolo a due ruote (10). 13. Method according to claim 12, characterized in that the activation step occurs when the roll angular acceleration () exceeds a threshold value () defined by the pilot of the two-wheeled vehicle (10). 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, caratterizzato dal fatto che la fase di disattivazione avviene quando la potenza () associata all’accelerazione angolare di rollio ( ) à ̈ minore di un valore di soglia (Pth), dove detta potenza () associata all’accelerazione angolare di rollio ( ) à ̈ calcolata elevando al quadrato l’accelerazione angolare di rollio ( ) e filtrando tale segnale attraverso un filtro opportuno. 14. Method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the deactivation phase occurs when the power () associated with the roll angular acceleration () is less than a threshold value (Pth), where this power () associated with the angular roll acceleration () is calculated by squaring the angular roll acceleration () and filtering this signal through a suitable filter. 15. Programma per elaboratore direttamente caricabile nella memoria interna di un elaboratore digitale, comprendente porzioni di codice per implementare il metodo per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14 quando detto programma à ̈ attuato da detto elaboratore. Computer program directly loadable into the internal memory of a digital computer, comprising portions of code for implementing the method for active stability control in a two-wheeled vehicle (10) according to any one of claims 1 to 14 when said program It is implemented by said processor. 16. Apparato per il controllo attivo di stabilità in un veicolo a due ruote del tipo provvisto di una ruota posteriore motrice (12), almeno una ruota anteriore direttrice (14) e un gruppo motopropulsore (16), l’apparato essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: - una pluralità di attuatori (18), installati a bordo del veicolo a due ruote (10), in grado di generare la coppia applicata alla ruota anteriore (14) e la coppia applicata alla ruota posteriore (12) in base al valore della velocità angolare di rollio (<>) del veicolo a due ruote (10); - un sistema di controllo (20) costituito da almeno un controllore (R(s)) in grado di generare i segnali o variabili di controllo (ufront, urear) rappresentativi rispettivamente della coppia applicata alla ruota anteriore (14) e della coppia applicata alla ruota posteriore (12); - un sistema di misura e di elaborazione dei segnali (22), in grado di effettuare la somma tra detti segnali o variabili di controllo (ufront, urear) e i parametri relativi alla coppia frenante (,) alla ruota anteriore (14), alla coppia frenante (,) alla ruota posteriore (12) e alla coppia di trazione () alla ruota posteriore (12) richiesti dal pilota del veicolo a due ruote (10), in cui detto sistema di controllo (20) effettua una saturazione tempo-variante dei segnali di detta somma in funzione del valore di accelerazione longitudinale (ax) richiesto dal pilota del veicolo a due ruote (10) per regolare la velocità angolare di rollio (<>) di detto veicolo a due ruote (10) e incrementare in questo modo la stabilità di detto veicolo a due ruote (10). 16. Apparatus for active stability control in a two-wheeled vehicle of the type provided with a rear driving wheel (12), at least one front steering wheel (14) and a powerplant (16), the apparatus being characterized by made to understand: - a plurality of actuators (18), installed on board the two-wheeled vehicle (10), capable of generating the torque applied to the front wheel (14) and the torque applied to the rear wheel (12) based on the speed value roll angle (<>) of the two-wheeled vehicle (10); - a control system (20) consisting of at least one controller (R (s)) capable of generating the control signals or variables (ufront, urear) respectively representative of the torque applied to the front wheel (14) and the torque applied to the rear wheel (12); - a signal measurement and processing system (22), capable of carrying out the sum between said control signals or variables (ufront, urear) and the parameters relating to the braking torque (,) to the front wheel (14), to the torque braking (,) to the rear wheel (12) and to the traction torque () to the rear wheel (12) required by the driver of the two-wheeled vehicle (10), in which said control system (20) performs a time-varying saturation of the signals of said sum as a function of the longitudinal acceleration value (ax) required by the pilot of the two-wheeled vehicle (10) to adjust the angular roll speed (<>) of said two-wheeled vehicle (10) and increase in this way the stability of said two-wheeled vehicle (10). 17. Apparato secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detti attuatori (18) sono scelti nel gruppo costituito da: - valvola a farfalla del gruppo motopropulsore (16), elettronicamente controllata; - anticipo di accensione del gruppo motopropulsore (16); - impianto frenante agente sulla ruota anteriore (14); - impianto frenante agente sulla ruota posteriore (12). 17. Apparatus according to claim 16, characterized in that said actuators (18) are selected from the group consisting of: - throttle valve of the powertrain (16), electronically controlled; - ignition advance of the powertrain (16); - braking system acting on the front wheel (14); - braking system acting on the rear wheel (12). 18. Apparato secondo la rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di sensori in grado di fornire misure o stime della coppia applicata alla ruota anteriore (14), della coppia applicata alla ruota posteriore (12), dell’accelerazione longitudinale (ax) e della velocità angolare di rollio (<>) del veicolo a due ruote (10). 18. Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that it comprises a plurality of sensors capable of providing measurements or estimates of the torque applied to the front wheel (14), of the torque applied to the rear wheel (12), of the acceleration longitudinal (ax) and angular roll speed (<>) of the two-wheeled vehicle (10). 19. Apparato secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono: - un girometro, installato a bordo del veicolo a due ruote (10) e opportunamente orientato rispetto all’asse longitudinale di detto veicolo a due ruote (10), in grado di misurare la velocità angolare di rollio ( ); - un accelerometro in grado di misurare l’accelerazione longitudinale (ax).19. Apparatus according to claim 18, characterized in that said sensors comprise: - a gyrometer, installed on board the two-wheeled vehicle (10) and suitably oriented with respect to the longitudinal axis of said two-wheeled vehicle (10), capable of measuring angular roll velocity (); - an accelerometer capable of measuring longitudinal acceleration (ax).