String stability analysis of Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) with actuator saturation
Aktüator Satürasyonu Altında Dizi Kararlı Kooperatif Otomatik Seyir Kontrolü
- Tez No: 495915
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Akıllı Ulaşım Sistemleri, akıllı ve güvenli ulaşımın geliştirilmesini amaçlamaktadır. Yoğun trafikte, aynı kulvarda seyahat eden araç dizileri oluşturularak küçük fakat güvenli mesafede araçları arası mesafeyi koruyarak ilerler. Literatürde, bu konu dizi kararlılığı olarak adlandırılır ve bu durumda lider aracın manevraları sonucunda meydana gelen dalgalanmalar takipçi araçlar tarafından sönümlenir. Literatürde, araçların doğrusal sistemler ile modellediğinde varsayılarak dizi kararlılığı konusunda birçok metot geliştirilmiştir. Bu tezde, araçlar doğrusal olmayan sistemler ile modellendiğinden eyleyici ve durum (states) kısıtlamaları ile karşılaşılır. Çalışmada farklı metotlar kullanılmıştır. İlk olarak, seviye - set yöntemi (level – set method) kullanılarak durum belirlemeleri yapılır, bunun anlamı araçların motor gücü sınırlamaları altında erişilebilirlik durumlarının incelenmesidir. Tez çalışmasında, satürasyon sorunu için erişilebilirlik analizinin uygun analitik bir metot olmasına rağmen, araç modelinin daha fazla durumdan oluşmasından dolayı hesaplamanın mümkün olamayacağı görülmüştür. Çözüm olarak, model için özel hız değişim manevra analizleri gerçekleştirilmiştir. Araç takip modelinin dürtü yanıtı pozitif varsayımına göre, dizi kararlılığını korumak için lider aracın giriş sinyali ile ilgili iki etkili durum irdelenmiştir. İlk durum grubuna göre optimum kontrol çözümü (optimal control solution) temel alınarak maksimum/minimum giriş sinyali üretilmiştir. Üretilen maksimum/minimum giriş sinyalleri araç dizisinin ilk hızıyla doğrudan bağlıdır. İkinci durum grubu ise lider aracın giriş sinyalini analitik olarak hesaplanmasına olanak sağlar ve pratikte çok faydalıdır. Elde edilen sonuçlar kapsamlı bir şekilde simülasyonlar ile gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Intelligent transportation systems aim at improving the efficiency and safety of transportation. In dense traffic, vehicles are aggregated to vehicle strings that travel on the same lane, whereby it is desired to maintain a small but safe distance between the vehicles. In the literature, this task is captured by the notion of string stability: fluctuations that are introduced by maneuvers of the leader vehicle should be attenuated by the follower vehicles. The literature provides various methods for achieving string stability under the assumption that the vehicles are modeled as linear systems. In this thesis, we study the case where vehicles are modeled as nonlinear systems and hence face actuation constraints as well as state constraints. Different methods are employed. First, a reachability analysis based on the level-set method determines the states that are reachable under limitations on the engine force of vehicles. It turns out in the thesis that, although the reachability analysis is the proper method to analytically address the problem of saturation, it is computationally not feasible due to the large state space of the vehicle model. As a remedy, a further analysis of the model is carried out for the special case of maneuvers. Based on the realistic assumption that the impulse response of the vehicle following model is positive, several sufficient conditions for the input signal of the leader vehicle are derived in order to preserve string stability under actuator saturation. The first set of condition is concerned with the computation of maximum/minimum input signal that generated based on optimal control solution. These maximum/minimum input signals depend on the initial velocity of the vehicle string. The second set of conditions allows computing suitable input signals of the leader vehicle analytically and is hence highly beneficial in practice. The obtained results are illustrated by extensive simulation experiments.
Benzer Tezler
- Comparison of cooperative adaptive cruise control methods in idealistic and realistic scenarios
İdeal ve gerçekçi koşullarda kooperatif adaptif seyir kontrolü yöntemlerinin karşılaşırılması
AHMED BUĞRA AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
- Analysis of lane changes for vehicle strings on highways: String stability, driving safety and comfort
Otoyollardaki araç dizileri için şerit değişiklikleri analizi: Dizi kararlılığı, sürüş emniyeti ve konforu
HARUN BUĞRA SAĞLAM
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
- Practical coordination of multi-vehicle systems in formation
Formasyon içinde çoklu araç sistemlerinin pratik koordinasyonu
İSMAİL BAYEZİT
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiUniversity of WaterlooMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIS FIDAN
- İşbirlikçi robotların haptik arayüzlerle teleoperasyonu
Haptic teleoperation of cooperating robots
ÖMER FARUK ARGIN
Doktora
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Suriyeli mültecilerin Türkiye medyasındaki sınıfsal temsili
Class representation of Syrian refugees in Turkish media
FERAY ARTAR
Doktora
Türkçe
2019
GazetecilikAnkara ÜniversitesiSosyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN AYTÜL KASAPOĞLU