Development and implementation of a concurrent path following and body motion control system using a scale prototype vehicle
Ölçekli prototip araçta yol takibi ve gövde hareketi kontrolü
- Tez No: 898136
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TEMİZER, DR. MELİH ÇAKMAKÇI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otomotiv endüstrisinin geleceği, üç temel bileşene dayanan otonom araçların geliştirilmesine bağlıdır: algılama, planlama ve uygulama. Özellikle uygulama bileşeni, planlanan güzergahın yüksek doğrulukla izlenmesini sağlamak için sağlam ve güvenilir bir kontrol sistemi gerektirir. Ayrıca, maliyetlerin düşmesiyle birlikte, aktif süspansiyon teknolojisindeki ilerlemeler, süspansiyon bileşenlerinin bireysel olarak ayarlanmasını ve çalıştırılmasını mümkün kılmış, böylece yolcu konforu artırılmıştır. Bu sistemlerin deneysel olarak doğrulanması için bir prototip araç gereklidir. Maliyet etkinliğini, kullanım ve bakım kolaylığını dengelemek ve çevreye yönelik riskleri en aza indirmek amacıyla, 1/8 ölçekli bir minyatür araç geliştirilmiştir. Bu küçük ölçekli model, dört tekerlekten çekiş, dört tekerlekten bağımsız direksiyon, disk frenler ve aktif süspansiyon gibi, tam boyutlu bir aracın tüm gerekli ve mevcut sistemlerini içermektedir. Bu sistemlerin testi, Robot İşletim Sistemi (ROS) aracılığıyla sağlanan kablosuz iletişim ile kolaylaştırılmaktadır. Kontrol amaçları doğrultusunda, güzergah takibi için bir Model Öngörülü Kontrol (MPC) sistemi tasarlanmış, gövde hareket kontrolü için ise Doğrusal Kare Regülatörü (LQR) uygulanmıştır. Simülasyonlarda, MPC kontrolcüsü planlanan güzergahdan maksimum 0.3 metre sapma ile başarılı bir performans sergilemiştir, ancak prototip araç üzerindeki gerçek testlerde bu sapma 0.51 metre olarak ölçülmüştür. Aktif süspansiyon sistemi simülasyonlarda, pitch performansında \%48.38, roll performansında ise \%50.92 iyileşme göstermiştir. Gerçek dünya testlerinde ise pitch performansında \%67.54 ve roll performansında \%2.44 iyileşme kaydedilmiştir. Bununla birlikte, MPC kontrolcüsünün performansı, yol takibi deneylerinde kontrol algoritmalarının harici bir bilgisayarda çalıştırılması nedeniyle sistem gecikmelerinden olumsuz etkilenmiştir. Bu araştırma, sadece araçlar için kontrolcü tasarımına odaklanmakla kalmayıp, aynı zamanda bu sistemin performansını değerlendirmek ve bu sistemlerin gerçek yolcu araçlarında çalışabileceğini doğrulamak için gerçek araç ölçeğinde testler yapmaktadır.
Özet (Çeviri)
The automotive industry's future lies in developing autonomous vehicles, which rely on three fundamental components: perception, planning, and actuation. The actuation component, in particular, requires a robust and reliable control system to ensure the planned trajectory is executed with high fidelity. Furthermore, advancements in active suspension technology, driven by cost reductions, have enabled the individual adjustment and actuation of suspension components, thereby enhancing passenger comfort. A prototype vehicle is essential to validate these systems experimentally. To balance cost efficiency, ease of use and maintenance, and minimize risks to the environment, a 1/8-scale miniature vehicle was developed. This scaled-down model incorporates all the necessary and existing systems of a full-sized vehicle, like all-wheel drive, four-wheel independent steering, disc brakes, and active suspension, allowing for a wide range of system tests, regardless of their power demands, facilitated by wireless communication via the Robot Operating System (ROS). For control purposes, a Model Predictive Control (MPC) system was designed for path following, while a Linear Quadratic Regulator (LQR) was implemented for body motion control. In simulations, the MPC controller achieved a maximum deviation of 0.3 meters from the planned path, while real-life tests on the prototype vehicle resulted in a deviation of 0.51 meters. During simulations, the active suspension system demonstrated a 48.38\% improvement in pitch performance and a 50.92\% improvement in roll performance. Real-world tests showed a 67. 54\% improvement in pitch and a 2.44\% improvement in roll performance. However, the performance of the MPC controller was adversely affected by system delays, as the controller operated on an external PC during both path-following experiments. This research focuses not only on controller design for vehicles but also tests this system on a scale of real vehicles to assess their performance and ensure that these systems can work on real passenger cars.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Makro besin elementlerinin (NPK) İzmir'de Mayıs ayında açığa dikilen 4-6 cm çevre büyüklüğündeki Gladiolus cinsine ait“hunting song”ve“Novalüx”kültür çeşitlerinin yumrularının gelişmeleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
TAHA ALİ AMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN HATİPOĞLU
- Sanayi politikaları ve planlı dönemde imalat sanayine etkileri
Başlık çevirisi yok
AHMET CAFOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
EkonomiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YALÇIN EROL
- Pulmoner hipertansiyon etyopatogenezinde prostasiklin ve lökotrien C4'ün rolü
Possible role of leukotrien C4 and prostacyclin in the development of pulmonary hypertension
ÜLKÜ AYBERK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıGazi ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı