Development and Calibration of a Driver Model for Lap-Time Prediction of a 14-DOF Vehicle GT-SUITE Model

Nel contesto delle corse motoristiche, le prestazioni in termini di dinamica del veicolo giocano un ruolo chiave nel massimizzare i risultati finali in pista. Il primo indicatore di prestazioni del veicolo è il tempo sul giro: più basso è il valore, maggiore è la velocità. Durante lo sviluppo del veicolo, è fondamentale testare ogni aggiornamento per verificarne l’efficacia. I test in pista, tuttavia, comportano passaggi dispendiosi come la produzione e l’installazione di componenti, la disponibilità del tracciato e necessità di rifornire o ricaricare il veicolo. Inoltre, fattori come l’affidabilità degli aggiornamenti, le condizioni atmosferiche e del fondo, il consumo degli pneumatici, nonché la precisione e le sensazioni del pilota, influenzano significativamente i risultati, sia in termini di affidabilità che di ripetibilità. Tali limitazioni possono essere superate sostituendo le prove in pista con simulazioni in un ambiente virtuale. Un approccio di questo genere assicura estrema flessibilità nella variazione dei parametri e dell’assetto, con l’ulteriore vantaggio di evitare disturbi esterni che sono tipici di un ambiente fisico reale. A questo proposito, questa tesi si focalizza su un modello virtuale costituito da due principali sottosistemi: il veicolo e il pilota. Il primo, fornito all’inizio del progetto, è un veicolo a 14 gradi di libertà che costituisce la base per i test condotti. Il secondo è il modello del pilota, ovvero il cuore di questa tesi. Il progetto descrive il percorso seguito per sviluppare i singoli componenti del pilota e la loro integrazione con il veicolo e il tracciato, con l’obiettivo di stimare il tempo sul giro ottimale. La struttura virtuale adottata consente una co-simulazione in tempo reale, in cui il pilota, sviluppato in Python, scambia informazioni a ogni intervallo di tempo con il sottosistema veicolo, modellato nel software GT-Suite. Il modello mostra risultati positivi, evidenziati dalla capacità del veicolo di seguire la traiettoria ideale con un errore laterale contenuto. I segnali ricevuti dai pedali risultano coerenti con la configurazione del tracciato e con i limiti dinamici del veicolo. La validità dei risultati è confermata su diverse piste e configurazioni del veicolo, a conferma della robustezza dei parametri calibrati, indipendentemente dalle condizioni operative. Un modello pilota di questo genere può rappresentare un valido strumento in applicazioni nel campo del motorsport, in quanto capace di produrre simulazioni fedeli del comportamento di un’auto da corsa in pista. Pertanto, replicare le dinamiche di guida sfruttando il massimo potenziale del veicolo, consente di dare supporto alle analisi delle prestazioni, all’ottimizzazione dell’assetto e alla stima del tempo sul giro teorico.