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[en] OPTIMAL TRAJECTORY DEFINITION AND CONTROL FOR A TERRESTRIAL VEHICLE IN A CLOSED TRACK / [pt] DETERMINAÇÃO E CONTROLE DA TRAJETÓRIA ÓTIMA DE UM VEÍCULO TERRESTRE EM TRAÇADO FECHADO PRÉ-DEFINIDOSERGIO SANTIAGO RIBEIRO 04 November 2009 (has links)
[pt] A determinação de uma trajetória ótima não é uma tarefa simples, uma vez
que ela é diretamente dependente dos limites de aceleração suportada por cada
veículo. Essa pesquisa aborda um método de otimização baseado em algoritmos
genéticos que identifica a trajetória que um carro deve percorrer para completar
uma pista pré-definida no menor tempo. Considerando um modelo veicular de
Partícula Orientada, o método otimiza os perfis de aceleração que levam o veículo
a percorrer a trajetória de menor tempo. Adicionalmente, projeta-se um
controlador fuzzy para emular o comportamento de um ser humano na direção do
veículo ao longo da trajetória ótima. Para alimentar o controlador, foram testados
dois métodos de geração de erro: o Erro Presente da Trajetória e o Erro Futuro da
Trajetória (FBTE), que é a medida de posição do carro quanto a sua tendência de
movimento. Resultados obtidos com controladores clássicos, como o PDD, são
confrontados com os fornecidos pelo controlador fuzzy alimentado pelo
procedimento de geração de Erro Futuro de Trajetória (FBTE). / [en] The definition of the minimum time trajectory in a track is not obvious, since
it is directly dependent on the acceleration limits that the vehicle can withstand.
This paper presents an optimization method based on Genetic Algorithms that
identifies the path that a car must follow in order to complete a given circuit in
minimum time. By considering an Oriented Particle model, the method optimizes
the acceleration profiles that drive the vehicle along the trajectory in minimum
time. In addition, a fuzzy controller is designed to emulate the behavior of a
human driver controlling a high speed car along the optimized trajectory. Two
different error generation procedures were tested as controller inputs: the Present
Trajectory Error and the Future-based Trajectory Error (FBTE), which gives
information on the car’s tendency of movement. Results obtained with other
controllers in the same application, such as the PDD, are compared to those
provided by the fuzzy controller fed by the FBTE procedure.
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[en] DETERMINATION OF THE TRAJECTORY OF HIGH SPEED GROUND VEHICLES IN PREDEFINED TRACKS THROUGH OPTIMIZATION TECHNIQUES / [pt] DETERMINAÇÃO DA TRAJETÓRIA DE VEÍCULOS TERRESTRES A ALTA VELOCIDADE EM PISTAS PRÉ-DEFINIDAS ATRAVÉS DE TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃODANNY HERNAN ZAMBRANO CARRERA 06 December 2006 (has links)
[pt] Em veículos de competição com velocidades elevadas, o
principal objetivo é
chegar em primeiro lugar, o que significa percorrer um
determinado número de
voltas em uma trajetória fechada fazendo algumas manobras
para cumprir o
circuito no menor tempo possível, dentro das limitações
impostas pelas
caracteristicas dinâmicas e de condução destes veículos. A
otimização é uma
metodologia que pode ser usada para reproduzir trajetórias
e técnicas de condução
usadas pelos pilotos de corrida, e também para investigar
os efeitos de vários
parâmetros nas condições limites da estabilidade veicular.
Neste trabalho,
inicialmente é apresentado o desenvolvimento de um modelo
dinâmico do veículo
considerando as caracterítiscas suficientes para análise
da trajetória, influenciada
por parâmetros geométricos e físicos pertinentes. Em
seguida é definido o
problema de obtenção da trajetória empregando
procedimentos de otimização, de
modo a determinar como um veículo irá percorrer um
traçado, considerando como
função objetivo o tempo de percurso, que deverá ser
mínimo, e tendo como
restrições as condições dinâmicas do veículo e geométricas
da pista,
implementando rotinas que são usadas em conjunto com os
algoritmos existentes
na Optimization Toolbox do Matlab. Finalmente apresenta-se
o comportamento
do veículo, representado pelo modelo desenvolvido
anteriormente em uma malha
de controle de trajetória, de modo a comparar o
comportamento assim obtido com
aquele previsto pelo procedimento de otimização. / [en] High speed competition vehicles are required to cover a
determined number
of laps in a closed trajectory circuit in a time that is
the least possible, in the limits
of the governing dynamic and driving characteristics of
these vehicles.
Optimization is a methodology that can be used in order to
simulate trajectories
and driving techniques of used by the competition pilots
and to investigate the
effects of several parameters in limit conditions of car
stability. In this work it is
first presented the development of the vehicle model
considering the sufficient
characteristics for trajectory analysis, influenced by
pertinent geometric and
physical parameters. In continuation, the problem of the
optimal trajectory is
defined using optimization procedures, in order to
determine how a vehicle will
follow the path, considering as an objective function the
time to follow it, that
must be the minimum, and having as constraints the vehicle
dynamic conditions
and the path geometry, implementing routines that are used
with the Matlab´s
Optimization Toolbox. Finally the behavior of the vehicle
is presented,
represented by the model developed previously in a
trajectory control loop, in such
a way to compare the resulting behavior with the one
predicted by the optimization
procedure.
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