PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA CONTROLAR UN SISTEMA DE SUSPENSIÓN SEMI-ACTIVA PARA MOTOCICLETAS.

Procedimiento y aparato para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas CAMPO DE LA PRESENTE INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo de las motocicletas. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas y un aparato de control para llevar a cabo dicho procedimiento. Más concretamente, la presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato correspondiente para controlar de manera conjunta las fuerzas de amortiguación aplicadas a amortiguadores controlables dispuestos en la suspensión semi-activa delantera y trasera de una motocicleta. ESTADO DE LA TÉCNICA En general, los sistemas de suspensión para vehículos pueden agruparse en tres categorías: - sistemas de suspensión pasiva caracterizados por amortiguadores que presentan un factor de amortiguación fijo predeterminado durante la fase de proyecto del vehículo; - sistemas de suspensión activa provistos de amortiguadores que presentan un coeficiente de amortiguación variable que varía de manera continua mediante un sistema de control apropiado; - sistemas de suspensión semi-activa provistos de amortiguadores que presentan un coeficiente de amortiguación variable que varía de manera continua de modo similar a los sistemas de suspensión activa con la diferencia de que en los sistemas de suspensión semi-activa los amortiguadores no necesitan energía externa para controlar las características de la fuerza de amortiguación. De hecho, en un sistema de suspensión semiactiva, el control se utiliza solamente para disipar adecuadamente la energía de los amortiguadores. Los sistemas de suspensión pasiva no permiten la optimización simultánea tanto del confort de conducción como del comportamiento en carretera. Por el contrario, los sistemas de suspensión activa y semi-activa permiten una selección flexible variando los coeficientes de amortiguación de los amortiguadores en tiempo real en base a un conjunto de señales medidas relativas a la dinámica del vehículo. Los sistemas de suspensión semi-activa se han utilizado mucho principalmente por sus menores costes de fabricación y menor complejidad de diseño respecto a los sistemas de suspensión activa. Las soluciones conocidas basadas en sistemas de suspensión semi-activa se diferencian entre sí por el tipo de amortiguadores empleados y por los procedimientos de control adoptados. Respecto al primer aspecto, los principales tipos de tecnologías de amortiguador se refiere a: - amortiguadores CDC (control continuo de la amortiguación), en los que el factor de amortiguación varía aumentando o disminuyendo la sección de las aberturas que conectan la cámara superior con la cámara inferior del pistón del amortiguador; - amortiguadores electroreológicos o magnetoreológicos, que funcionan mediante fluidos de viscosidad variable en función de un campo eléctrico o magnético aplicado adecuadamente, respectivamente. En cuanto a los procedimientos de control, se han propuesto varios tipos de procedimientos y aparatos de control para sistemas de suspensión semi-activa de un vehículo. La mayoría de ellos se refieren a un modelo de "cuarto de vehículo para el sistema de suspensiones del vehículo y un control de tipo Sky Hook. A partir de esta estrategia básica, se han implementado varias soluciones con el fin de mejorar algunos de los aspectos críticos tal como se muestra en varios documentos de la técnica anterior, tales como: - EP 0275664 A1 - US 6115658; - US 7035836; - US 7340334; - WO 2008/010075 A2 El documento EP 0275664 A1, que describe las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5, se refiere a unos medios de control que emplean modelos matemáticos, denominados comúnmente estimadores u observadores, adaptados para el control del comportamiento de un sistema de suspensiones o instalación similar que presenta amortiguadores de tipo semi-activo. El procedimiento descrito se basa en el modelado de los posibles modos de funcionamiento del sistema mediante un número correspondiente de observadores del modelado de la instalación. Una función de coste apropiada compara las estimaciones de los observadores e identifica la óptima de 2   éstas y el sistema modelado particular correspondiente a los modos de amortiguación en el modelo del sistema que produce la estimación preferida. El documento US 6.115.658 se refiere a un perfeccionamiento del control del Sky Hook continuo (es decir, en el que el coeficiente de amortiguación puede adoptar altos valores en una amplia gama durante el estado activo) introduciendo un factor adicional en el producto del control. El factor adicional es una función de suavizado de la velocidad absoluta, tal como funciones de valor absoluto y funciones exponenciales. De esta manera es posible obtener superficies tridimensionales de control (que muestran la fuerza de amortiguación de destino en función del valor absoluto de la velocidad del chasis y la velocidad relativa entre la masa suspendida y la masa no suspendida) sin las discontinuidades típicas que están presentes en los procedimientos de control clásico y que dan lugar a brusquedad e impulsos elevados en la aceleración de la masa suspendida. El documento US 7.035.836 describe un procedimiento de control basado en la determinación y la optimización del índice de confort de marcha basado en un modelo de control Sky Hook mediante un regulador de lógica difusa que tiene en cuenta información diversa acerca de la dinámica del vehículo medida a través de unos sensores apropiados. El documento US 7.340.344 se refiere a la mejora del control independiente en cada una de las cuatro suspensiones de un vehículo de acuerdo con un enfoque Sky Hook clásico en base a la determinación de la señal del producto del valor correspondiente al desplazamiento relativo y el valor correspondiente a la velocidad relativa de la masa suspendida y la masa no suspendida introduciendo factores de corrección en el valor del coeficiente de amortiguación, teniendo en cuenta la velocidad del vehículo y su aceleración lateral y longitudinal. De acuerdo con el documento WO2008/010075 A2, el enfoque Sky Hook de dos etapas clásico se mejora mediante una estrategia de control que identifica zonas caracterizadas por altas y bajas frecuencias de trabajo comparando la relación entre el cuadrado de las aceleraciones y el cuadrado de las velocidades de la masa suspendida y no suspendida y una frecuencia invariante adecuada. Los procedimientos y aparatos descritos en el estado de la técnica sólo permiten el control de cada suspensión por separado. En particular, en el caso de las motocicletas, la suspensión delantera se controla de manera independiente de la suspensión trasera. En consecuencia, los procedimientos y aparatos descritos en el estado de la técnica no permiten optimizar el confort de conducción y las propiedades de estabilidad en marcha de las motocicletas. En particular, como que los sistemas de suspensión delantera y trasera se controlan por separado, el comportamiento de conducción de la motocicleta no puede optimizarse. Por ejemplo, la adherencia global de la motocicleta a la superficie de la carretera no puede optimizarse ya que el neumático delantero y trasero no pueden controlarse de manera conjunta. Por otra parte, por la misma razón, el confort de conducción no puede optimizarse. Además, el confort de marcha no puede optimizarse. La descripción de EP 0275 664 podría sugerir un procedimiento para permitir controlar conjuntamente el sistema de suspensión delantera y trasera de la motocicleta. Sin embargo, el control descrito se realiza en base a una solución discreta del problema de control. De hecho, la solución propuesta se encuentra entre un conjunto discreto de posibles soluciones una vez que se define y se fija el número y la estructura del observador. En particular, la solución de control se selecciona como la más cercana al estado medido. De este modo, la solución de control se fuerza a uno de un conjunto preestablecido de valores discretos y de nuevo no permite el aprovechamiento completo de las propiedades del sistema de suspensión de la motocicleta. ÁMBITO DE LA INVENCIÓN A la vista de los problemas relacionados con los sistemas conocidos, un objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas y un aparato correspondiente para realizar dicho procedimiento que permita superar estos problemas. En particular, un objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas que permita la optimización de las propiedades de estabilidad en marcha de la motocicleta. Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta, controlando de manera conjunta dicho procedimiento la suspensión delantera y trasera, en el que dicha suspensión delantera comprende un generador de fuerza controlable delantero (2) dispuesto entre una masa suspendida (MS) y una masa no suspendida delantera (mfu), y dicha suspensión trasera comprende un generador de fuerza controlable trasero (3) dispuesto entre dicha masa suspendida (MS) y una masa no suspendida trasera (mru), comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas: a. determinar una primera señal (Vbf) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida delantera (mfu), b. determinar una segunda señal (Vbr) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida trasera (mru); c. determinar una tercera señal (Vp) correspondiente a la velocidad angular de inclinación del movimiento de inclinación de dicha masa suspendida (MS); d. determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2); e. determinar la fuerza trasera (F2d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3); caracterizado por el hecho de que: dicha fuerza delantera (F1d) que ha que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) se determina en base a una primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha primera función (Ff) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza delantera (F1d) que ha de generarse es proporcional a dicha primera función (Ff); y por el hecho de que: dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) se genera en base a una segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha segunda función (Fr) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generarse es proporcional a dicha segunda función (Fr). 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, las siguientes etapas: d.1) determinar un primer valor de ganancia (G1); d.2) determinar dicha primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp); d.3) determinar dicha fuerza delantera (F1d) como el producto de dicha primera función (Ff), dicha primera señal (Vbf) y el citado primer valor de ganancia (G1); e.1) determinar un segundo valor de ganancia (G2); e.2) determinar dicha segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (VP); e.3) determinar dicha fuerza trasera (F2d) como el producto de dicha segunda función (Fr), dicha segunda señal (Vbr) y el citado segundo valor de ganancia (G2). 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que comprende, además, las siguientes etapas: f) determinar una cuarta señal (Vsp), correspondiente a la velocidad longitudinal de la masa suspendida (MS); g) determinar una quinta señal (Vroll) correspondiente a la velocidad angular de balanceo de la masa suspendida (MS); h) determinar una sexta señal (Af) correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicha masa no suspendida delantera (mfu); i) determinar una séptima señal (Ar), correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicho dicha masa no suspendida trasera (mru);   j) determinar la fuerza delantera (F1d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha sexta señal (Af); k) determinar la fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha séptima señal (Ar). 4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende, además, las siguientes etapas: j.1) determinar una tercera función (Cf, roll) de dicha primera señal (Vbf) y dicha quinta señal (Vroll); j.2) determinar una tercera función de ganancia (Gaf) de dicha sexta señal (Af); j.3) determinar una cuarta función de ganancia (Gf) de dicha cuarta señal (Vsp); j.4) determinar la fuerza delantera (F1d) como el producto de dicha primera función (Ff), dicha primera señal (Vbf), dicho primer valor de ganancia (G1), dicha tercera función (Cf, roll), dicha tercera función de ganancia (GAf) y dicha cuarta función de ganancia (Gf); k.1) determinar una cuarta función (Cr, roll) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha quinta señal (Vroll); k.2) determinar una quinta función de ganancia (GAr) de dicha séptima señal (Ar); k.3) determinar una sexta función de ganancia (Gr) de dicha cuarta señal (Vsp); k.4) determinar la fuerza trasera (F2d) como el producto de dicha segunda función (Fr), dicha segunda señal (Vbr), dicho segundo valor de ganancia (G2), dicha cuarta función (Cr, roll), dicha quinta función de ganancia (GAr ) y dicha sexta función de ganancia (Gr). 5. Aparato para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta, controlando dicho aparato de manera conjunta la suspensión delantera y trasera, en el que dicha suspensión delantera comprende un generador de fuerza controlable delantero (2) dispuesto entre una masa suspendida (MS) y una masa no suspendida delantera (mfu) y dicha suspensión trasera comprende un generador de fuerza controlable trasero (3) dispuesto entre dicha masa suspendida (MS) y una masa no suspendida trasera (mru), comprendiendo dicho aparato: - medios para determinar una primera señal (Vbf) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha suspendida (MS) y dicha masa no suspendida delantera (mfu), - medios para determinar una segunda señal (Vbr) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida trasera (mru); - medios para determinar una tercera señal (Vp) correspondiente a la velocidad angular de inclinación del movimiento de inclinación de dicha masa suspendida (MS); - medios para determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2); - medios para determinar la fuerza trasera (F2d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3); caracterizado por el hecho de que: dichos medios para determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) están adaptados para determinar dicha fuerza delantera (F1d) en base a una primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha primera función (Ff) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza delantera (F1d) que ha de generarse es proporcional a dicha primera función (Ff); y por el hecho de que: dichos medios para determinar la fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) están adaptados para determinar dicha fuerza trasera (F2d) en base a una segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (Vp), en el que segunda función (Fr) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generarse es proporcional a dicha segunda función (Fr). 6. Aparato según la reivindicación 5, que comprende además: - medios para determinar una cuarta señal (Vsp) correspondiente a la velocidad longitudinal de la masa suspendida (MS); 11   - medios para determinar una quinta señal (Vroll) correspondiente a la velocidad angular de balanceo de la masa suspendida (MS); - medios para determinar una sexta señal (Af) correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicha masa no suspendida delantera (mfu); - medios para determinar una séptima señal (Ar), correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicho dicha masa no suspendida trasera (mru); - medios para determinar la fuerza delantera (F1d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha sexta señal (Af); - medios para determinar la fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha séptima señal (Ar). 7. Aparato según una de las reivindicaciones 5 ó 6 caracterizado por el hecho de que dicho generador de fuerza controlable delantero y trasero (2 y 3) comprenden amortiguadores controlables. 12   13   14     16   17   18   19