Control Longitudinal Basado en PID de Camiones en Platooning
Autores: Shaju, Aashish; Southward, Steve; Ahmadian, Mehdi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control Longitudinal Basado en PID de Camiones en Platooning
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Desarrollo
Evaluación
Algoritmo de control basado en PID
Camiones en pelotón
Marco de simulación
Rendimiento del controlador
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo se centra en el desarrollo y la evaluación de un algoritmo de control longitudinal basado en PID que es computacionalmente eficiente para camiones en pelotón. El estudio emplea un controlador lineal con una arquitectura anidada, donde el bucle interno regula las velocidades relativas mientras que el bucle externo gobierna las distancias entre vehículos dentro de los camiones en pelotón. El diseño del controlador PID propuesto implica un enfoque integral en la identificación del sistema, enfatizando particularmente la dinámica de actuación. El marco de simulación utilizado en este estudio se ha establecido a través de la integración de TruckSim y Simulink, resultando en un entorno de co-simulación. Simulink sirve como la plataforma para la implementación de la acción de control, mientras que TruckSim simula el comportamiento dinámico del vehículo, replicando así de cerca las condiciones del mundo real. El esfuerzo significativo en la afinación del controlador PID se describe en detalle, incluyendo la identificación del sistema del modelo dinámico longitudinal linealizado del camión. La implementación es seguida por una extensa serie de pruebas de simulación, evaluando sistemáticamente el rendimiento, la estabilidad y la robustez del controlador. Los resultados verifican la efectividad del controlador propuesto en varios escenarios operativos de camiones líderes. Además, se evalúa la robustez del controlador ante grandes fluctuaciones en la pendiente de la carretera y el peso de la carga, que se experimenta comúnmente en vehículos comerciales. Los resultados de la simulación indican la capacidad del controlador para compensar los cambios tanto en la pendiente de la carretera como en la carga. Adicionalmente, se realiza una evaluación inicial de la eficiencia del controlador comparando los esfuerzos de control comandados (torque total en las ruedas) junto con el total de combustible consumido. Este análisis inicial sugiere que el controlador exhibe tendencias mínimamente agresivas.
Descripción
Este artículo se centra en el desarrollo y la evaluación de un algoritmo de control longitudinal basado en PID que es computacionalmente eficiente para camiones en pelotón. El estudio emplea un controlador lineal con una arquitectura anidada, donde el bucle interno regula las velocidades relativas mientras que el bucle externo gobierna las distancias entre vehículos dentro de los camiones en pelotón. El diseño del controlador PID propuesto implica un enfoque integral en la identificación del sistema, enfatizando particularmente la dinámica de actuación. El marco de simulación utilizado en este estudio se ha establecido a través de la integración de TruckSim y Simulink, resultando en un entorno de co-simulación. Simulink sirve como la plataforma para la implementación de la acción de control, mientras que TruckSim simula el comportamiento dinámico del vehículo, replicando así de cerca las condiciones del mundo real. El esfuerzo significativo en la afinación del controlador PID se describe en detalle, incluyendo la identificación del sistema del modelo dinámico longitudinal linealizado del camión. La implementación es seguida por una extensa serie de pruebas de simulación, evaluando sistemáticamente el rendimiento, la estabilidad y la robustez del controlador. Los resultados verifican la efectividad del controlador propuesto en varios escenarios operativos de camiones líderes. Además, se evalúa la robustez del controlador ante grandes fluctuaciones en la pendiente de la carretera y el peso de la carga, que se experimenta comúnmente en vehículos comerciales. Los resultados de la simulación indican la capacidad del controlador para compensar los cambios tanto en la pendiente de la carretera como en la carga. Adicionalmente, se realiza una evaluación inicial de la eficiencia del controlador comparando los esfuerzos de control comandados (torque total en las ruedas) junto con el total de combustible consumido. Este análisis inicial sugiere que el controlador exhibe tendencias mínimamente agresivas.