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Diseño de un Controlador de Seguimiento de Trayectoria con un Esquema de Distancia de Vista Adaptativa para Vehículos Autónomos

Autores: Park, Manbok; Yim, Seongjin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Diseño de un Controlador de Seguimiento de Trayectoria con un Esquema de Distancia de Vista Adaptativa para Vehículos Autónomos


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Método
Controlador de seguimiento de trayectoria
Esquema de distancia de vista adaptativa
Fricción neumático-suelo
Modelo de espacio de estados
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un método para diseñar un controlador de seguimiento de trayectoria con un esquema de distancia de vista adaptativa para vehículos autónomos. Generalmente, el rendimiento de un controlador de seguimiento de trayectoria depende de la fricción entre el neumático y la carretera y se deteriora severamente en carreteras de baja fricción. Para hacer frente al problema, es necesario diseñar un controlador de seguimiento de trayectoria que sea robusto contra variaciones en la fricción entre el neumático y la carretera. En este documento, se introduce una función de vista en el modelo de espacio de estados construido para un mejor rendimiento en el seguimiento de trayectoria. Con la función de vista, se propone un esquema de distancia de vista adaptativa para ajustar de manera adaptativa la distancia de vista de acuerdo con las variaciones en la fricción entre el neumático y la carretera. Se adoptan la dirección de las ruedas delanteras (FWS) y la dirección de las cuatro ruedas (4WS) como actuadores para el seguimiento de trayectoria. Con el modelo de espacio de estados, se adopta un regulador cuadrático lineal (LQR) como metodología de diseño del controlador. En el esquema de distancia de vista adaptativa, la mejor distancia de vista se obtiene de simulaciones para varias condiciones de fricción entre el neumático y la carretera. Se aplica un ajuste de curva con una función exponencial a esas distancias de vista con respecto a la fricción entre el neumático y la carretera. Para verificar el rendimiento del esquema de distancia de vista adaptativa bajo variaciones en la fricción entre el neumático y la carretera, se realiza una simulación en un software de simulación de vehículos. A partir de los resultados de la simulación, se mostró que el controlador de seguimiento de trayectoria con un esquema de distancia de vista adaptativa presentado en este documento fue efectivo para el seguimiento de trayectoria contra variaciones en la fricción entre el neumático y la carretera en el desplazamiento del centro del pico, y los retrasos de asentamiento se redujeron en un 60% y un 23%, respectivamente.

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