Lane-keeping system with adaptive model predictive control using online dynamic mode decomposition
Çevrimiçi dinamik mod ayrışımı kullanarak uyarlamalı model öngörülü kontrol ile şerit takip sistemi
- Tez No: 929620
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÜNEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Otonom araçlar, kişisel mobiliteden endüstriyel otomasyona kadar çok çeşitli uygulamalara olanak tanıyarak modern ulaşım sistemlerinin ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Gerçek dünyadaki sürüş ortamlarının artan karmaşıklığı, hassasiyet ve güvenliği sağlamak için gelişmiş kontrol stratejileri ve gerçek zamanlı modelleme tekniklerini gerekli kılmıştır. Bu zorluklar arasında, şerit takip kontrolü dinamik ve belirsiz koşullar altında sağlam ve doğru yörünge takibi elde etmek için kritik bir odak noktası olmaya devam etmektedir. Bu tez, otonom araçlarda şerit takip uygulamaları için Çevrimiçi Dinamik Mod Ayrıştırmayı (Çevrimiçi DMD) gelişmiş kontrol mimarileriyle birleştiren entegre bir yaklaşım sunmaktadır. Çevrimiçi DMD modeli, sistem dinamiklerini gerçek zamanlı olarak sürekli olarak belirleyerek uyarlanabilir kontrol stratejileri için temel sağlar. Üst düzey orantılı kontrolörlerin referans sinyalleri ürettiği ve alt düzey kontrolörlerin (Model Tahmini Kontrol (MPC) ve Doğrusal Kuadratik Regülatör (LQR)) yörünge takibini gerçekleştirdiği hiyerarşik bir kontrol çerçevesi uygulanır. Önerilen metodoloji, sabit virajlı yollar, keskin dönüşler ve şehir benzeri ortamlar dahil olmak üzere gerçekçi yol senaryoları kullanılarak yüksek doğruluklu bir simülasyon ortamında değerlendirilir. Sağlamlığı test etmek için harici rahatsızlıklar ve ölçüm gürültüsü dahil edilir. Sonuçlar, Çevrimiçi DMD'nin sistem dinamiklerini etkili bir şekilde yakaladığını ve denetleyicilerin şerit tutma doğruluğunu ve kararlılığını korumasını sağladığını göstermektedir. Çalışma, gerçek dünyadaki otonom araç uygulamalarını ilerletmek için veri odaklı modelleme ve uyarlanabilir kontrol stratejilerinin potansiyelini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Autonomous vehicles have become an integral part of modern transportation systems, enabling a wide range of applications from personal mobility to industrial automation. The increasing complexity of real-world driving environments has necessitated advanced control strategies and real-time modeling techniques to ensure precision and safety. Among these challenges, lane-keeping control remains a critical focus for achieving robust and accurate trajectory tracking under dynamic and uncertain conditions. This thesis presents an integrated approach combining Online Dynamic Mode Decomposition (Online DMD) with advanced control architectures for lane-keeping applications in autonomous vehicles. The Online DMD model continuously identifies system dynamics in real time, providing the basis for adaptive control strategies. A hierarchical control framework is implemented, with upper-level proportional controllers generating reference signals and lower-level controllers—Model Predictive Control (MPC) and Linear Quadratic Regulator (LQR)—executing the trajectory tracking. The proposed methodology is evaluated in a high-fidelity simulation environment using realistic road scenarios, including constant curvature roads, sharp turns, and city-like environments. External disturbances and measurement noise are incorporated to test robustness. The results demonstrate that Online DMD effectively captures system dynamics, enabling the controllers to maintain lane-keeping accuracy and stability. The study highlights the potential of data-driven modeling and adaptive control strategies for advancing real-world autonomous vehicle applications.
Benzer Tezler
- Şerit takip desteği sistemi için fonksiyonel emniyet analizi
Functional safety analysis for lane keeping assistance system
EMİR KUDUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU
- The performance analysis of variable time gap adaptive cruise control for different algorithms with model based feedforward control structure
Model tabanlı ileri besleme kontrol yapısıyla, farklı uyarlanabilir hız sabitleyiciler için değişken zaman açıklık algoritmasının performans analizi
ONUR EVİRGEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER ÜSTOĞLU
- Orta menzilli otomotiv radarları için çift eğik polarizasyonlu mikroşerit yama anten dizisi tasarımı
Dual slant polarization microstrip patch antenna design for medium range automotive radars
FURKAN MUHAMMED TAYDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Functional safety analysis for advanced emergency braking systems
İleri acil frenleme sistemleri için fonksiyonel emniyet analizi
SEMİH UZUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER ÜSTOĞLU
- Vision based road slope estimation
Kamera görüntüleri ile yol eğimlerinin bulunması
ESER ÜSTÜNEL
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN MAŞAZADE