Cooperative adaptive cruise control with predicted vehicleinformation: Development and evaluation
Araç bilgi tahmini ile kooperatif adaptif seyir kontrolü: Geliştirme ve değerlendirme
- Tez No: 764227
- Danışmanlar: PROF. DR. KLAUS VERNER SCHMİDT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Kooperatif Adaptif Seyir Kontrolü (KASK) sayesinde bir araç konvoyunun güvenli bir şekilde seyahat ederken, trafik akışını arttırması ve yakıt tüketimini azaltması mümkündür. Özellikle, trafik akışının en üst düzeye çıkarılması ve yakıt tüketiminin en aza indirilmesi sabit mesafe planı (SMP) ile sağlanır. Ek olarak, sürüş güvenliği konvoyda oluşan bozucu etkilerin sönümlenmesini gerektirmektedir. Bu gereklilik dizi kararlılığı ile sağlanır. Araçlar arasında sabit bir mesafe sağlanırken, dizi kararlılığının da korunabilmesi için takipçi araçların hem lider hem de öncül araç bilgilerine ulaşması gereklidir. Bu kapsamda, lider öncül araç takibi (LÖAT) topolojisini SMP ile kullanan KASK araç konvoyları dizi kararlılığı, performans ve pratik uygulanabilirlik yönünden farklı zaman gecikmelerinden etkilenebilir. Bu zaman gecikmeleri lider takipçi (LT) haberleşme gecikmesi, öncül takipçi (ÖT) sensör ve haberleşme gecikmeleridir. Bu tezin amacı, zaman gecikmeleri altında bile dizi kararlılığını korurken, teknolojinin geldiği son noktadaki SMP LÖAT topolojisini değiştirerek, ideal, gecikmesiz SMP LÖAT performansına ulaşmak ve uygulanabilirliğini doğrulamaktır. Bu sebeple, SMP LÖAT için gürbüz bir kontrolör sentez prosedürü ve devamında teknolojinin bugünkü durumundaki kontrol mimarisine birçok değişiklik sunulmuştur. Bu noktada tanıtılan ana yenilik, LT haberleşme gecikmesini ortadan kaldırmak için kullanılabilir, gelecek lider ivme kestirimidir. Dahası, ÖT haberleşme gecikmesini ortadan kaldırabilmek için, lider araç ivmesinden, öncül araç ivmesini kestirecek özgün ve basit bir metod verilmiştir. Öncül araç bozucuları altındaki performansı arttırmak için, haberleşmeyle elde edilen ve kestirilen öncül araç ivmeleri, tahmin gözlemcisi ile birleştirilmiştir. Geliştirilen genel kontrol mimarisi, ÖT sensör gecikmesinin üstesinden gelmek için değiştirilmiş ve sonunda bir Smith predictor topolojisi ve birleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, tanıtılan topolojilerin performanslarının ideal, zaman gecikmesiz SMP LÖAT ile oldukça yakınsadığını doğrulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Using cooperative adaptive cruise control (CACC), it is possible for a platoon of vehicles to travel safely while increasing the traffic throughput and reducing the fuel consumption. Specifically, the maximization of the traffic throughput and the minimization of the fuel consumption is best supported by a constant spacing policy (CSP). In addition, driving safety requires the attenuation of any disturbances through the vehicle platoon, which is captured by the notion of string stability. In order to realize a CSP while maintaining string stability, each follower vehicle in a platoon should obtain leader and predecessor information via vehicle-to-vehicle (V2V) communication. In this context, it has to be respected that CACC platoons under the leader predecessor following (LPF) topology with CSP are affected by different delays in terms of string stability, performance and applicability. These are the leader follower (LF) communication delay, predecessor follower (PF) sensor and communication delay. The main aim of this thesis is to recover the ideal delay-free LPF CSP performance even in the presence of the aforementioned delays, hence confirming the applicability of the LPF topology with CSP in practice. To this end, the thesis presents a robust controller synthesis procedure and then proposes several modifications of the state-of-the-art control architecture. Hereby, the main novelty is given by prediction of the future leader acceleration, which can be used to eliminate the LF communication delay. Moreover, to remove the PF communication delay, a novel and simple method of estimating the predecessor vehicle acceleration from the leader acceleration is introduced. In order to increase the performance under predecessor disturbances, a prediction observer is employed to combine the communicated and estimated predecessor information. The developed overall control architecture is then further adapted to include a Smith predictor that helps overcome the PF sensor delay. Simulation experiments confirm that the performance of the introduced topologies closely approximates the ideal delay-free LPF topology with CSP.
Benzer Tezler
- Otonom araçların kavşaktan güvenli geçişi için oyun teorisine dayalı bir yöntem
A game theory-based method for the safe passage of autonomous vehicles through intersection
ELSHAD RAHİMOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriBandırma Onyedi Eylül ÜniversitesiAkıllı Ulaşım Sistemleri ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED MİLANİ
- Uyarlamalı araç takip sistemlerinde model öngörülü kontrol yöntemleri: Karşılaştırmalı bir çalışma
Model predictive control approaches for adaptive cruise control systems: A comparative study
UMUT KARAPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Effects of cooperative vehicle dynamics on traffic flow control
İşbirlikçi taşıt dinamiklerinin trafik akım denetimine etkileri
MEHMET ALİ SİLGU
Doktora
İngilizce
2022
Trafikİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ BERK ÇELİKOĞLU
- Akıllı araçlar kapsamında ileri sürüş destek sistemlerinde sensör füzyonu
Sensor fusion in advanced driver asistance systems in the scope of intelligent vehicles
İLKER ALTAY
Doktora
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ
- String stability analysis of Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) with actuator saturation
Aktüator Satürasyonu Altında Dizi Kararlı Kooperatif Otomatik Seyir Kontrolü
HİLAL BİNGÖL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT