Модел управљања аутономним моторним возилом

Abstract

Аутономна возила представљају не само будућност, већ и садашњост на путевима око нас. Као и код конвенционалних возила, безбедност путника у возилу, али и осталих учесника у саобраћају, мора бити на првом месту. Од аутономних возила очекује се још већи допринос безбедности саобраћаја – ово представља и основни мотив њиховог развоја. Системи који се тренутно уграђују у аутономна возила нису конструисани тако да могу избећи препреке на путу маневрима на граници могућности возила и подлоге – тема дисертације је управо развој оваквог система. За те потребе усвојен је универзални полигон заснован на стандардима ISO 3888-1 и ISO 3888-2 којим се може представити свака ситуација у којој се на путу испред возила нађе препрека коју треба избећи. Спроведена је анализа кривих за исцртавање путања за пролазак кроз полигон, на основу које су за ове потребе изабране Безјеове криве. Поред њих, за генерисање путање коришћени су и резултати симулација у програмском пакету Adams Car, које се могу сматрати еквивалентом реалним испитивањима са професионалним возачем за воланом. Развијен је управљачки модел за подужно и попречно управљање возилом заснован на PID регулаторима, уз избор оптималних параметара, како самих регулатора, тако и оних који дефинишу остале карактеристике модела. Верификација модела је спроведена косимулацијама користећи програме Adams Car и MATLAB Simulink. Модел се показао успешним у вођењу возила кроз полигон при свим брзинама при којима су маневри могући. Показало се да су Безјеове криве бољи избор при мањим брзинама, док је путање засноване на Adams Car симулацијама боље бирати при већим брзинама. У прилогу дисертације је дато детаљно упутство за поменуте симулације, у случају потребе за понављањем или унапређењем експеримента.

Autonomous vehicles are not only the future, but also the present on the roads around us. As with conventional vehicles, the safety of passengers in the vehicle, as well as other road users, must be the first priority. Autonomous vehicles are expected to make an even greater contribution to traffic safety, since this is the main motive for their development. The systems that are currently installed in autonomous vehicles are not designed to avoid obstacles on the road by maneuvering at the limits оf the vehicle and the road surface – the goal of the dissertation is to develop such system. For these purposes, a universal test track based on ISO 3888-1 and ISO 3888-2 standards was adopted, which can be used to represent any situation in which there is an obstacle on the road in front of the vehicle that needs to be avoided. An analysis of the curves for generating the paths through the test track was carried out, on the basis of which the Bezier curves were chosen. In addition to them, the results of simulations in Adams Car software were used to generate the paths, which can be considered equivalent to real-world trials with a professional driver behind the wheel. A control model was developed for longitudinal and transverse control of the vehicle based on PID controllers, with the selection of optimal parameters – the ones that define PID controllers, and the others that define other characteristics of the model. The verification of the model was carried using Adams Car – MATLAB Simulink co-simulation. The model proved to be successful in guiding the vehicle through the test track at all speeds at which maneuvers are possible. Bezier curves are shown to be a better choice at lower speeds, while paths based on Adams Car simulations are a better choice at higher speeds. Detailed instructions for co-simulations are given in an appendix to the dissertation, in case there is a need to repeat or improve the experiment.