Roll angle estimation of a motorcycle through inertial measurements

[Resumen] Hoy en día el interés por crear vehículos de conducción autónoma y sistemas de seguridad activa cada vez más sofisticados está creciendo enormemente, cobrando cada vez más importancia para el usuario final a la hora de decantarse por uno u otro modelo comercial. Si bien los vehículos de cuatro ruedas van por delante en lo que a estos sistemas se refiere, los desarrollos para vehículos de dos ruedas comienzan a ganar importancia dentro del sector. Y tiene sentido, ya que la vulnerabilidad para el conductor es mucho mayor en estos vehículos frente a los tradicionales de cuatro ruedas. La particular dinámica y estabilidad que rige el comportamiento de los vehículos de dos ruedas hace que la tarea de diseñar sistemas de control activo, tales como sistemas ABS o sistemas de suspensión activa o semi-activa, sea particularmente desafiante. Así, la magnitud que en este trabajo se pretende estimar, el ángulo de balanceo, afecta enormemente al comportamiento general del vehículo, y de hecho, estimar con exactitud su valor está lejos de ser algo trivial. Con ánimo de validar el método de estimación del ángulo de balanceo descrito en el artículo que precede a este trabajo, se construye un modelo de simulación multicuerpo de motocicleta, así como las estrategias de control necesarias para su puesta en marcha, de cara a analizar las capacidades y la calidad del estimador. Conocer el valor de esta magnitud es vital a la hora de desarrollar algoritmos de control integrados en herramientas de seguridad activa o cualquier tipo de estrategia de control para vehículos de dos ruedas, lo que hace particularmente interesante el método que aquí se presenta.[Resumo] Hoxe en día o interese por crear vehículos de condución autónoma e sistemas de seguridade activa cada vez máis sofisticados está a medrar enormemente, cobrando cada vez máis importancia para o usuario final á hora de se decantar por un ou outro modelo comercial. Se ben os vehículos de catro rodas van por diante no que a estes sistemas se refire, os desenvolvementos para os vehículos de dúas rodas comezan a gañar importancia dentro do sector. E ten sentido, xa que a vulnerabilidade para o condutor é moito maior nestes vehículos frente os tradicionais de catro rodas. A particular dinámica e estabilidade que rexe o comportamento dos vehículos de dúas rodas fai que a tarefa de deseñar sistemas de control activo, tales como sistemas ABS ou sistemas de suspensión activa ou semi-activa, sexa particularmente desafiante. Así, a magnitude que neste traballo se pretende estimar, o ángulo de balanceo, afecta enormemente ó comportamento xeral do vehículo, e de feito, estimar con exactitude o seu valor está lonxe de ser algo trivial. Con ánimo de validar o método de estimación do ángulo de balanceo descrito no artigo que dá orixe a este traballo, constrúese un modelo de simulación multicorpo de motocicleta, así como as estratexias de control necesarias para a súa posta en marcha, de cara a analizar as capacidades e a calidade do estimador. Coñecer o valor desta magnitude é vital á hora de desenvolver os algoritmos de control integrados en ferramentas de seguridade activa ou de calquera estratexia de control en vehículos de dúas rodas, o que fai particularmente interesante o método que aquí se presenta.[Abstract] Nowadays the interest in creating autonomous driving vehicles and progressively more sophisticated active safety systems is growing enormously, being a prevailing importance factor for the end user when choosing between either one or another commercial model. While four-wheelers are ahead in the adoption of these systems, the development for two-wheelers is beginning to gain importance within the sector. And it makes sense, since the vulnerability for the driver is much higher in these vehicles compared to the traditional four-wheelers. The particular dynamics and stability that govern the behavior of two-wheelers make the task of designing active control systems, such as ABS systems or active or semi-active suspension systems, particularly challenging. Thus, the magnitude that the present work is trying to estimate, the roll angle, greatly affects the general behavior of the vehicle, and in fact, accurately estimating its value is far from trivial. In order to validate the roll angle estimation method described in the article that precedes this work, a motorcycle multibody simulation model is built, as well as the necessary control strategies for its implementation, in order to analyze the capabilities and quality of the estimator. Knowing the value of this magnitude is vital when developing control algorithms integrated into active safety tools or any type of control strategy for two-wheelers, which makes the method presented here particularly interesting.Traballo fin de mestrado (UDC.EPS). Enxeñaría industrial. Curso 2020/202