Applicazioni tecnologiche e nuovi metodi di valutazione della performance negli sport acquatici

Nello sport di alto livello l’uso della tecnologia ha raggiunto un ruolo di notevole importanza per l’analisi e la valutazione della prestazione. Negli ultimi anni sono emerse nuove tecnologie e sono migliorate quelle pre-esistenti (i.e. accelerometri, giroscopi e software per l’analisi video) in termini di campionamento, acquisizione dati, dimensione dei sensori che ha permesso la loro “indossabilità” e l’inserimento degli stessi all’interno degli attrezzi sportivi. La tecnologia è sempre stata al servizio degli atleti come strumento di supporto per raggiungere l’apice dei risultati sportivi. Per questo motivo la valutazione funzionale dell’atleta associata all’uso di tecnologie si pone lo scopo di valutare i miglioramenti degli atleti misurando la condizione fisica e/o la competenza tecnica di una determinata disciplina sportiva. L’obiettivo di questa tesi è studiare l’utilizzo delle applicazioni tecnologiche e individuare nuovi metodi di valutazione della performance in alcuni sport acquatici. La prima parte (capitoli 1-5), si concentra sulla tecnologia prototipale chiamata E-kayak e le varie applicazioni nel kayak di velocità. In questi lavori è stata verificata l’attendibilità dei dati forniti dal sistema E-kayak con i sistemi presenti in letteratura. Inoltre, sono stati indagati nuovi parametri utili a comprendere il modello di prestazione del paddler. La seconda parte (capitolo 6), si riferisce all’analisi cinematica della spinta verticale del pallanuotista, attraverso l’utilizzo della video analisi 2D, per l’individuazione delle relazioni Forza-velocità e Potenza-velocità direttamente in acqua. Questo studio pilota, potrà fornire indicazioni utili al monitoraggio e condizionamento di forza e potenza da svolgere direttamente in acqua. Infine la terza parte (capitoli 7-8), si focalizza sull’individuazione della sequenza di Fibonacci (sequenza divina) nel nuoto a stile libero e a farfalla. I risultati di questi studi suggeriscono che il ritmo di nuotata tenuto durante le medie/lunghe distanze gioca un ruolo chiave. Inoltre, il livello di autosomiglianza (self-similarity) aumenta con la tecnica del nuoto.

Design and testing of innovative, artificial intelligence-based techniques to model and control the combustion process and to reduce the Co2 emissions in modern, high-performance, gasoline direct injection engines

This work deals with the development of calibration procedures and control systems to improve the performance and efficiency of modern spark ignition turbocharged engines. The algorithms developed are used to optimize and manage the spark advance and the air-to-fuel ratio to control the knock and the exhaust gas temperature at the turbine inlet. The described work falls within the activity that the research group started in the previous years with the industrial partner Ferrari S.p.a. . The first chapter deals with the development of a control-oriented engine simulator based on a neural network approach, with which the main combustion indexes can be simulated. The second chapter deals with the development of a procedure to calibrate offline the spark advance and the air-to-fuel ratio to run the engine under knock-limited conditions and with the maximum admissible exhaust gas temperature at the turbine inlet. This procedure is then converted into a model-based control system and validated with a Software in the Loop approach using the engine simulator developed in the first chapter. Finally, it is implemented in a rapid control prototyping hardware to manage the combustion in steady-state and transient operating conditions at the test bench. The third chapter deals with the study of an innovative and cheap sensor for the in-cylinder pressure measurement, which is a piezoelectric washer that can be installed between the spark plug and the engine head. The signal generated by this kind of sensor is studied, developing a specific algorithm to adjust the value of the knock index in real-time. Finally, with the engine simulator developed in the first chapter, it is demonstrated that the innovative sensor can be coupled with the control system described in the second chapter and that the performance obtained could be the same reachable with the standard in-cylinder pressure sensors.