توصيفگر ها :
وسايل نقليه خودران , تعقيب مسير , كنترل كننده گام به عقب , كنترل تطبيقي , كنترل مد لغزشي
چكيده فارسي :
وسايل نقليه خودران، وسايل نقليه‌اي هستند كه مستقل از هر نوع كنترل يا نفوذ خارجي، توانايي تصميم‌گيري و عملي كردن آن در دنياي بيرون را دارند. اين وسايل نقليه توسط حسگرهاي مختلف، محيط را درك كرده و بر اساس اطلاعات خام كسب شده از محيط، براي رانندگي مطلوب و بدون دخالت انسان، برنامه‌ريزي انجام مي‌دهند. در وسايل نقليه خودران، بر اساس ميزان دخالت انسان، شش سطح از خودگرداني وجود دارد كه اولين سطح مربوط به كنترل كامل توسط راننده و آخرين سطح مربوط به عدم حضور راننده است. سيستم يك وسيله نقليه خودران از بخش‌هاي سخت‌افزاري و نرم‌افزاري مختلفي تشكيل شده است كه در ارتباط با يكديگر هستند. كنترل، يكي از مهم‌ترين بخش‌هاي نرم‌افزاري سيستم يك وسيله نقليه خودران است كه وظيفه اجراي تصميمات رانندگي را با اعمال ورودي‌هاي لازم به سخت‌افزار مربوطه، بر عهده دارد. يكي از وظايف كنترلي وسيله نقليه، كنترل تعقيب مسير است كه هدف آن تعقيب مسير مطلوب با اعمال زاويه فرمان مناسب به چرخ‌ها است. به منظور كنترل مطلوب، ابتدا لازم است يك مدل مناسب و تا حد ممكن دقيق از وسيله نقليه داشته باشيم. مدل استفاده شده از وسيله نقليه در اين پژوهش، مدل ديناميكي دوچرخه است كه در عين سادگي، قادر است مشخصات حركتي وسيله نقليه را به خوبي توصيف كند. براي كنترل تعقيب مسير، ابتدا يك كنترل‌كننده گام‌به‌عقب بر اساس مقادير واقعي پارامترهاي وسيله نقليه طراحي مي‌شود. به دليل وجود نامعيني، به دست آوردن مقدار واقعي برخي از پارامترهاي وسيله نقليه دشوار بوده و يكي از روش‌هاي مقابله با اين نامعيني‌ها، استفاده از كنترل تطبيقي است. بنابراين، يك كنترل‌كننده گام‌به‌عقب تطبيقي طراحي مي‌شود كه با تخمين پارامترهاي مدل وسيله نقليه، امكان تعقيب مسير مطلوب را در حضور نامعيني فراهم مي‌سازد. در اين پژوهش، جمله‌اي از مدل كه تابع انحناي جاده بوده و در حال تغيير است، به عنوان اغتشاش در نظر گرفته مي‌شود. با توجه به استفاده از كنترل مد لغزشي به منظور مقاوم‌سازي سيستم در برابر اغتشاشات خارجي، يك كنترل‌كننده گام‌به‌عقب تطبيقي مد لغزشي طراحي مي‌شود كه علاوه بر تعقيب مسير مطلوب و تخمين پارامترهاي وسيله نقليه، اثر اغتشاش را نيز كاهش دهد. با شبيه‌سازي اين سه كنترل‌كننده در نرم‌افزارهاي متلب و CarSim و مقايسه نتايج شبيه‌سازي براي آن‌ها در شرايط مختلف، تاثير اين كنترل‌كننده‌ها در كاهش فاصله جانبي و خطاي زاويه سمت بررسي مي‌شود.
چكيده انگليسي :
Autonomous vehicles, are vehicles that can make decisions and implement them in the real world, independent from any external control or intervention. These vehicles sense the environment using different sensors and based on the raw information received from the environment, they plan for good driving without human intervention. In autonomous vehicles,there are six levels of autonomy based on the level of human intervention, first of them is the complete control by the driver and the last of them is the absence of the driver. System of a self-driving vehicle consists many different hardware and software parts communicating with each other. Control section, is one of the most important software sections of an autonomous vehicle, which is responsible for implementing driving decisions by applying proper inputs to respective hardware part. One of the controlling objectives of the vehicle is the path tracking control, which aims to track the desired path by applying proper steering angle to the wheels. In order to have a desired control, it is necessary to have a suitable and as accurate as possible model of the vehicle. The vehicle model used in this paper, is the dynamic model of the bicycle which is able to describe moving characteristics of the vehicle very good, although it is simple. For path tracking control, at first, a backstepping controller is designed based on the real values of the parameters of the vehicle. Due to some uncertainties, acquiring the real values for some paramrters of the vehicle is challenging, and one of the methods to deal with these uncertainties is to use adaptive control. Therefore, an adaptive backstepping controller is designed, which by estimating the parameters of the vehicle model, makes it possible to track the desired path in the presence of uncertainty. In this research, one term of the model which depends on the curvature of the path and is changing, is considered as the disturbance. Due to the use of sliding mode control in order to robust the system against the external disturbances, an adaptive sliding mode backstepping controller is designed to reduce the effect of disturbance, in addition to tracking the desired path and estimating the parameters of the vehicle. By simulating these three controllers in MATLAB and CarSim and comparing the results of the simulations in different situations, the effect of these controllers in reducing lateral displacement and heading angle error is investigated.
