Predict the future with a Matlab algorithm

Predict the future with a Matlab algorithm

È ormai dal 2013 che su questo blog raccontiamo mese per mese, uno per uno i piccoli passi che negli anni ci hanno permesso di arrivare dove siamo oggi. Diverse volte ci siamo concentrati sull’aerodinamica del veicolo, sulla meccanica, sull’elettronica e così via. Non avevamo però mai parlato di uno dei reparti più “invisibili” eppure più importante del Team: quello dell’Analisi Dati.

​Questo ha la responsabilità di elaborare tutti i dati riguardanti la bici, i suoi componenti e il pilota, al fine di ottenere informazioni utili riguardo le performance ottenute dal veicolo e dal ciclista stesso. Il lavoro del gruppo di Analisi Dati permette di rispondere ad alcune domande fondamentali nella fase di pianificazione delle attività dell’intero Team. Una di queste domande può essere: se un ciclista sviluppa questa potenza su questo veicolo, quale velocità può raggiungere in gara? O ancora: per raggiungere questa velocità con questa potenza, che caratteristiche deve avere il veicolo?
Non esistono trucchi o magie per anticipare il futuro ma entro certi limiti è possibile prevedere alcuni risultati prima ancora di salire in sella e pedalare. Come? Attraverso un buon algoritmo di analisi.
Per la computazione viene utilizzato il software Matlab. Il programma lavora con un’interfaccia grafica che rende possibile l’utilizzo del simulatore anche per gli altri membri del team che non hanno una piena conoscenza del codice Matlab. Il suo scopo è:

  • stimare il rotolamento degli pneumatici
  • stimare  il coefficiente di drag
  • stimare il rendimento della trasmissione
  • stimare l’efficienza del prototipo
  • simulare il profilo della velocità, dato il profilo di potenza, l’area frontale e altri parametri quali ad esempio la temperature, la pressione e l’umidità.

​Brevemente, il codice lavora in questo modo: la somma dell’energia cinetica e dell’energia “persa” a causa del drag e del rotolamento degli pneumatici è settata uguale all’energia calcolata dai dati provenienti dalla misura di Potenza (E = W x delta t). Una corsa nella Battle Mountain dura tipicamente 5 minuti. Questo produce più di 8000 equazioni, una per ogni decimo di secondo. Il coefficiente della resistenza di rotolamento e il coefficiente di drag sono i due parametri incogniti. Usando l’approssimazione dei minimi quadrati, il codice calcola il valore dei parametri che lo minimizzano.
Il tool è stato usato con successo nella WHPSC 2018 a Battle Mountain (Nevada). Ogni run veniva valutata e comparata con le altre. Questa analisi giorno per giorno ha offerto interessanti suggerimenti su cosa poteva essere migliorato sulla bici, mentre altre elaborazioni post-processing sono state fatte una volta tornati in Italia, al fine di avere una panoramica chiara circa i principali fattori di performance. Ad esempio abbiamo scoperto che la protesi di coda aveva performance peggiori di quella standard, e che la velocità finale è pesantemente influenzata dalle condizioni atmosferiche. Non meno importante, utilizzando il simulatore, differenti soluzioni tecniche possono essere comparate, scegliendo di conseguenza le migliori e salvando tempo prezioso e denaro.
Dal momento che ora anche una pilota donna farà parte del nostro team il lavoro del reparto si basa attualmente sull’adattamento del codice esistente alle attività di testing. Il codice originale usa infatti una scala in metri, mentre quello adattato si basa su  una scala temporale. Questo è dovuto al fatto che per ora gli unici dati che possiamo usare per simulare una corsa della nostra ciclista provengono dai rulli, e di conseguenza l’acquisizione per mezzo di un misuratore di potenza avviene in una scala temporale.
Il lavoro futuro sarà focalizzato nel migliorare la capacità dell’algoritmo di stimare la drag e i coefficienti della resistenza di rotolamento e nel capire il profilo di potenza ottimale, un fattore che è stato provato avere una gran influenza nella velocità finale della corsa.