طراحي يك كنترل مدل پيش بين براي خودروي مفصلي سنگين هنگام انجام مانور تعويض خط بحراني

Design a Model Predictive Control for Heavy Articulated Vehicle During a Critical Lane Change Maneuver

اين پژوهش يك كنترل فرمان فعال به منظور هدايت يك خودروي مفصلي سنگين در هنگام انجام مانور تعويض خط هوشمند با سرعت بالا و با هدف اجتناب از برخورد با موانع را ارايه مي دهد. براي اين منظور، پس از ايجاد يك مدل ساده شده از خودروي مفصلي در نرم افزار متلب، به طراحي سه كنترل كننده مدل پيش بين (MPC)، بهينه خطي انتگرالي (LQI) و همچنين PID دو درجه آزادي براي سيستم فرمان محور جلوي واحد كشنده پرداخته شده است. در اين راستا، قيود مرتبط با پايداري جانبي خودرو با استفاده از زواياي لغزش دو واحد كشنده و نيم-تريلر و همچنين زاويه مفصل مرجع براي مسير حركت خودرو تعريف شده و پايداري آن در هنگام حركت بر روي جاده هاي خشك و لغزنده بررسي شده است. سپس عملكرد سيستم هاي كنترلي ارايه شده براي دو سناريوي متفاوت، يعني يك، وجود يك مانع در مسير در جاده خشك و ديگري همان شرايط در جاده لغزنده، با شبيه سازي همزمان توسط دو نرم افزار متلب و تراك سيم مطالعه گرديده است. در ادامه جهت بهينه سازي ضرايب كنترل كننده ها، آزمون هاي مختلفي در نرم افزار تراك سيم تعريف و اجرا شده و با استفاده از يك روش هوشمند ضرايب بهينه بدست آمده است. در پايان، با مقايسه عملكرد سه سيستم كنترل كننده، و نقاط ضعف و قوت آن ها مورد بحث قرار گرفت. نتيجه اين مقايسه نشان دهنده برتري كنترل كننده مدل پيش بين براي اين منظور مي باشد.

In this study, an active steering system is suggested to control an articulated heavy vehicle when carrying out a high-speed intelligent lane change maneuver without collision. For this purpose, a simplified model of an articulated heavy vehicle is created in MATLAB/Simulink, then three controller model predictive (MPC), Linear quadratic integral (LQI) as well as 2-DOF PID controller are designed for the front axle steering system. Then the constraints associated with the vehicle lateral stability based on the vehicle sideslip and the reference articulated angle is determined by the vehicle trajectory, for the stability of the vehicle when moving on dry and slippery roads. Also, for the implementation and test of the designed controllers, a detailed vehicle model is extracted from the TruckSim software. Furthermore, in order to evaluate the performance of the control systems, two different scenarios, i.e., facing an obstacle and friction change, are taken into account and are fulfilled on the basis of a co-simulation between MATLAB and TruckSim. Finally, comparison the performance of two controllers to assess their strengths and weaknesses are discussed