Implementazione e taratura di un EKF cinematico per la stima delle componenti della velocità di un veicolo di Formula SAE

The Formula SAE team at the University of Padua has recently transitioned from a pure internal combustion engine to a hybrid powertrain, starting with the MG19.24H vehicle. This shift necessitated a complete revision of the vehicle speed estimation strategy; the absence of un-driven wheels, traditionally used as a ground truth reference, renders wheel speed sensors less reliable and significantly more susceptible to disturbances. An accurate velocity estimate is an essential prerequisite for the effective operation of active control algorithms, specifically traction control and torque vectoring. Within this framework, an algorithm based on an Extended Kalman Filter (EKF) was developed to estimate the longitudinal and lateral velocity components. A kinematic model was selected over more complex dynamic solutions due to its superior computational efficiency and reduced sensitivity to hard-to-model physical parameters, such as the tire-road friction coefficient.

Nel team Formula SAE dell'Università degli Studi di Padova si è assistito a una transizione da una motorizzazione a combustione a una di tipo ibrido, introdotta con la vettura MG19.24H. Tale scelta ha imposto una revisione della strategia di misurazione della velocità del veicolo; infatti, l'assenza di ruote puramente condotte, tradizionalmente utilizzate come riferimento, rende i sensori di velocità della ruota meno affidabili e maggiormente sensibili ai disturbi. La disponibilità di una stima accurata è infatti un prerequisito indispensabile per il corretto funzionamento degli algoritmi di controllo attivo, rappresentati da traction control e torque vectoring. In questo contesto, è stato sviluppato un Extended Kalman Filter (EKF) per la stima delle componenti longitudinale e laterale della velocità. La scelta è ricaduta su un modello cinematico, preferito a soluzioni dinamiche più onerose per la sua efficienza computazionale e la minor dipendenza da parametri fisici di difficile modellazione, quali il coefficiente d'attrito tra asfalto e pneumatico.