The transport industry is experiencing a disruption as fully autonomous vehicles are introduced in traffic. The intelligent, driverless vehicles will reduce cost, liberate human effort and increase safety. Today, the hardware technology seems to have reached the required processing power, but the decision-making algorithm still has a long way to go until they’re proven to be road-safe. Among these is the problem of lateral path tracking control. This thesis will consider the lateral control problem with the goal to send the right signal to the steering actuators so that the vehicle follows a predetermined trajectory. The vehicle in question is a triaxial, rigid, electric truck with active steering on both front and rearmost wheels. With servo latency and large inertial parameters in mind, a highly accurate model of the lateral and yaw behavior must be identified in order to predict the vehicle dynamics for a given steering input. Then, the properties of an optimal lateral controller are iteratively improved until a sufficiently low tracking error is obtained. Lastly, the controller is tuned to guarantee robustness for a range of uncertain vehicle parameters. The derived triaxial model with servo actuation is proven to be better at predicting the vehicle dynamics compared to other models common in literature with only one active steering input. When constructing a lateral controller, the importance was shown of considering 1) state feedback control of the lateral error, 2) feedforward control operating on future road curvature, 3) integrating control which combats biases and model errors, 4) using a tailored triaxial model and 5) minimizing the control signal change. Lastly, the derived controller was shown to have a decent stability margin with respect to estimated uncertainties. / Transportbranschen är i ett skifte då helt autonoma fordon införs i trafiken. De intelligenta, förarlösa fordonen minskar kostnader, ökar säkerheten och låter oss människor syssla med annat. Idag verkar det som att hårdvarutekniken har den processorkraft som behövs men de beslutsfattande algoritmerna har fortfarande en lång väg att gå tills de har visat sig vara helt vägsäkra. Bland dessa är problemet med lateral styrningskontroll som kommer ses över i denna avhandling. Fordonet i fråga är en rigid lastbil med tre hjulaxlar och aktiv styrning på både de främre och bakersta hjulen. Med tanke på servofördröjningar och de stora tröghetsparametrarna måste en noggrann modell av dynamiken identifieras för att förutspå responsen för en viss styrvinkel. Därefter utvecklas en optimal lågnivåregulator iterativt tills ett tillräckligt lågt spårningsfel erhållits. Slutligen ställs regulatorn in för att garantera robusthet för ett set av osäkra fordonsparametrar Den härledda triaxialmodellen med servostyrning var bevisbart bättre på att förutspå fordonsdynamiken jämfört med andra modeller som återkommer frekvent i litteraturen. Vid regulatorkonstruktionen påvisades vikten av att överväga 1) återkoppling av laterala felet, 2) förhandsgranskning som tittar på den kommande vägkrökningen, 3) integrering av styrfelet som åtgärdar modellfel, 4) en skräddarsydd fordonsmodell med tre axlar och 5) minimering av ändringen utav kontrollsignalen. Slutligen visades den härledda regulatorn ha en skaplig stabilitetsmarginal gentemot uppskattade osäkerheter av parametrar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-305258 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Strömberg, Axel |
| Publisher | KTH, Optimeringslära och systemteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:261 |
Page generated in 0.0023 seconds