Studio delle caratteristiche di manovrabilità dei motocicli sportivi con il metodo della manovra ottima
Autore
Enrico Zotti - Università degli Studi di Padova - [2003-04]
Documenti
Abstract
Oggetto di questo lavoro è lo studio del comportamento dinamico dei motocicli sportivi.
Non esiste il veicolo perfetto ovvero il veicolo che è veloce in tutti i tracciati. Per ogni tracciato comunque esiste una configurazione ottimale del veicolo in esame o un tipo di veicolo che più di altri si troverà a suo agio e si dimostrerà veloce.
Per configurazione del veicolo si intende l’insieme delle caratteristiche geometriche cinematiche e dinamiche che gli competono (massa, posizione del baricentro, passo, tensore d’inerzia, caratteristiche dei pneumatici, curva di coppia motore, rapportatura del cambio ecc…).
Lo scopo è determinare, tra le varie opzioni di modifiche apportabili, quelle che massimizzino gli effetti più desiderati, con minori effetti secondari non voluti e con minori costi di realizzazione, ovvero quali caratteristiche costruttive debba avere il motociclo per raggiungere la prestazione migliore nel tracciato in esame.
In questo studio le relazioni tra la le caratteristiche di un motociclo e le sue prestazioni sono ricercate usando il metodo della Manovra Ottima.
L’idea di base è valutare le prestazioni del veicolo basandosi sull’input ottimale di controllo. Per fare ciò si determina matematicamente, tra le infinite combinazioni di manovre che si possono compiere per coprire il tracciato nel rispetto delle condizioni al contorno, quale tra queste minimizza una definita funzione penalità; nel nostro caso il tempo.
La Manovra Ottima è quindi quella che copre il tracciato percorrendo la traiettoria più veloce sfruttando al massimo le potenzialità del veicolo.
Con questo metodo è perciò possibile effettuare delle simulazioni su veicoli differenti o sullo stesso veicolo dotato di differenti configurazioni e valutare quali siano le conseguenze sul comportamento dinamico delle varie modifiche apportate.
II
Il software utilizzato è Optima-RM® il quale fa uso del codice di calcolo denominato “Handling”, entrambi progettati e realizzati all’interno del motorcycle dinamic research group dell’Università di Padova.
Questo software, per quanto in fase di sviluppo, ha fornito risultati concordi con quelli sperimentali e quindi ritenuti in linea di massima aderenti alla realtà ed accettabili.
In particolar modo le incongruenze dovute alla condizione embrionale del codice di calcolo si sono rivelate degli errori sistematici ed in quanto tali non hanno impedito di trarre interessanti conclusioni sui differenti comportamenti dinamici conseguenti alle modifiche apportate al veicolo e quindi sull’effettiva efficacia di quest’ultime.
Questo permette di individuare la configurazione ottimale per il tracciato in esame, ma soprattutto di fare ciò in maniera preventiva e di ottenere dei risultati indipendenti dall’esperienza umana e quindi scientificamente più accurati
È importante notare che questo metodo è utilizzabile per qualsiasi veicolo e qualsiasi tracciato.
Non esiste il veicolo perfetto ovvero il veicolo che è veloce in tutti i tracciati. Per ogni tracciato comunque esiste una configurazione ottimale del veicolo in esame o un tipo di veicolo che più di altri si troverà a suo agio e si dimostrerà veloce.
Per configurazione del veicolo si intende l’insieme delle caratteristiche geometriche cinematiche e dinamiche che gli competono (massa, posizione del baricentro, passo, tensore d’inerzia, caratteristiche dei pneumatici, curva di coppia motore, rapportatura del cambio ecc…).
Lo scopo è determinare, tra le varie opzioni di modifiche apportabili, quelle che massimizzino gli effetti più desiderati, con minori effetti secondari non voluti e con minori costi di realizzazione, ovvero quali caratteristiche costruttive debba avere il motociclo per raggiungere la prestazione migliore nel tracciato in esame.
In questo studio le relazioni tra la le caratteristiche di un motociclo e le sue prestazioni sono ricercate usando il metodo della Manovra Ottima.
L’idea di base è valutare le prestazioni del veicolo basandosi sull’input ottimale di controllo. Per fare ciò si determina matematicamente, tra le infinite combinazioni di manovre che si possono compiere per coprire il tracciato nel rispetto delle condizioni al contorno, quale tra queste minimizza una definita funzione penalità; nel nostro caso il tempo.
La Manovra Ottima è quindi quella che copre il tracciato percorrendo la traiettoria più veloce sfruttando al massimo le potenzialità del veicolo.
Con questo metodo è perciò possibile effettuare delle simulazioni su veicoli differenti o sullo stesso veicolo dotato di differenti configurazioni e valutare quali siano le conseguenze sul comportamento dinamico delle varie modifiche apportate.
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Il software utilizzato è Optima-RM® il quale fa uso del codice di calcolo denominato “Handling”, entrambi progettati e realizzati all’interno del motorcycle dinamic research group dell’Università di Padova.
Questo software, per quanto in fase di sviluppo, ha fornito risultati concordi con quelli sperimentali e quindi ritenuti in linea di massima aderenti alla realtà ed accettabili.
In particolar modo le incongruenze dovute alla condizione embrionale del codice di calcolo si sono rivelate degli errori sistematici ed in quanto tali non hanno impedito di trarre interessanti conclusioni sui differenti comportamenti dinamici conseguenti alle modifiche apportate al veicolo e quindi sull’effettiva efficacia di quest’ultime.
Questo permette di individuare la configurazione ottimale per il tracciato in esame, ma soprattutto di fare ciò in maniera preventiva e di ottenere dei risultati indipendenti dall’esperienza umana e quindi scientificamente più accurati
È importante notare che questo metodo è utilizzabile per qualsiasi veicolo e qualsiasi tracciato.
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