Analisi e Controllo Del Modello Cinematico Monotraccia Di Un Veicolo A Trazione Anteriore

This thesis aims to study, model, and analyze an automatic driving system for a front-wheel drive single-track vehicle, aiming to ensure lane keeping and straight-line stability. Using kinematics and dynamics equations, we will determine a linearized state representation of the system around the equilibrium configuration, aimed at analyzing its stability, thus deriving the transfer function between the steering input and the lateral output. This will allow us to synthesize a stabilizing controller that eliminates lateral error and, therefore, facilitates rapid settling and robustness to aerodynamic disturbances. We will demonstrate how assisted control techniques are still extremely effective for the design of assisted driving systems, ensuring safety and robust performance using an extremely computationally lightweight implementation.

Questa tesi si propone di affrontare lo studio, la modellazione e l’analisi di un sistema di guida automatica per un veicolo monotraccia a trazione anteriore, ponendosi come obiettivo quello di garantire il mantenimento della corsia e la stabilità del moto rettilineo. Attraverso le equazioni della cinematica e della dinamica, determineremo una rappresentazione del sistema linearizzato in forma di stato attorno alla configurazione d’equilibrio, mirata ad analizzarne la stabilità, ricavando così la funzione di trasferimento tra l’ingresso di sterzo e l’uscita laterale. Si potrà così sintetizzare un controllore stabilizzante che azzeri l’errore laterale e, dunque ne agevoli rapidità di assestamento e robustezza da disturbi aerodinamici. Dimostreremo come tecniche assistite di controllo siano ancora estremamente efficaci per la progettazione di sistemi di guida assistita, garantendo sicurezza e robuste prestazioni utilizzando un’implementazione, dal punto di vista computazionale, estremamente leggera.