Sistemi di controllo veicolo: panoramica critica della sensoristica all'intelligenza.

I sensori di grandezze fisiche hanno costituito da sempre un settore di importanza rilevante per lo sviluppo tecnologico delle attività di tutti i comparti industriali. Nell'ultimo secolo, il forte sviluppo dell'elettronica e delle tecnologie informatiche e l'imponente spinta verso l'automazione ed il controllo di processo ne hanno rivelato contemporaneamente la funzione primaria. E' nato così un nuovo settore della tecnica noto come Meccatronica, parola composta derivante da "meccanismi'' ed "elettronica''. L'elettronica sta a rappresentare tutta la parte software e hardware, mentre con meccanismi si vogliono intendere le discipline afferenti all'ingegneria meccanica e affini. Non si tratta di sostituire una disciplina con l'altra, quanto invece di sviluppare una scienza che sfrutti in maniera sinergica le reciproche potenzialità; ciò, al fine di automatizzare i sistemi di produzione per semplificare il lavoro umano. Lo sviluppo industriale dell'ultimo secolo è stato caratterizzato da un accelerato spostamento del controllo dei processi e dei sistemi, dalla tipologia manuale a quella automatica e, quindi, ad un sempre più largo impiego di sensori, dispositivi che forniscono un segnale di natura per lo più elettrica che può essere misurato ed elaborato da un apparato, per poi eventualmente attuare le opportune correzioni al sistema stesso mediante attuatori di vario genere. Ai fini del controllo automatico completo, ottenuto tramite una catena di reazione chiusa, operante in tempo reale, occorre che tutti i componenti della catena (sensori, interfaccia, elaboratore e attuatori) funzionino con prontezza confrontabile e con tempi propri tutti inferiori a quelli caratteristici del processo, in modo da non introdurre ritardi nel controllo e nella correzione del processo. L'introduzione di elaboratori veloci e potenti ha consentito di rendere superflua l'azione dell'operatore umano, a patto che i sensori siano sufficientemente pronti. Sistemi meccatronici sono utilizzati praticamente in ogni aspetto dei veicoli moderni: dal controllo del motore al controllo dei sistemi di cambiata delle moderne trasmissioni, la gestione dell'energy management sia termico che elettrico, fino ad un ampia varietà di sistemi di assistenza alla frenata e alla dinamica. Di conseguenza, lo scopo di questo lavoro di tesi è la definizione di un quadro riassuntivo dei principali sistemi e dei dispositivi meccatronici che equipaggiano le moderne vetture: partendo dai sensori, sono state analizzate le principali tecnologie di funzionamento per misure di posizione, velocità, accelerazione, temperatura e pressione. Note, le potenzialità dei moderni sistemi di misura presenti a bordo veicolo, se ne è studiato il loro scopo in diversi sistemi di controllo, andando dall'oramai irrinunciabile sistema ABS fino ai moderni sistemi di controllo delle emissioni inquinanti. Un particolare focus ha riguardato la descrizione delle logiche di funzionamento di tali sistemi: la bontà del contributo che questi sistemi possono fornire al guidatore, è direttamente commisurata alla qualità degli algoritmi con cui essi stessi sono governati. Non è sufficiente infatti avere dei sensori di misura impeccabili se tale informazione non è convertita in una azione sensata degli attuatori che regolano il sistema in esame. Infine, si è voluto aprire un piccola parentesi su quelle che è la galassia dei sistemi che equipaggiano i veicoli usati delle moderne forze armate nei frequenti teatri operativi.