Diszkrét időkésés hatása egy távirányítós autó sávtartó szabályozásában
Dolgozatomban az önvezető járművek mozgásszabályozásával foglalkozom. Ezen belül is a jármű oldalirányú, úgynevezett sávtartó szabályozását vizsgálom. Mivel az önvezető jármű mozgásszabályozásához szükséges lokalizációt jelentős időkésés terheli – köszönhetően az alkalmazott mérőrendszerek (GPS, kamera képfeldolgozás) alacsony mintavételezési frekvenciájának –, az időkésés meghatározó szerephez jut a szabályozási paraméterek helyes megválasztásánál [1]. Az elméleti úton meghatározott szabályozási algoritmus gyakorlatban való tesztelése természetesen nélkülözhetetlen az önvezető járművek fejlesztése során. A valós körülmények közötti tesztelés azonban jelentős költségekkel jár, mindemellett baleseti kockázatot jelent. Az elméleti számítások részleges igazolása laboratóriumi vizsgálatokkal is elvégezhető, ezzel csökkentve a valós tesztek időszükségletét és kockázatát.
A Műszaki Mechanikai Tanszék laboratóriumában ilyen céllal épült meg egy kisskálájú, futópados kísérleti berendezés, melyen lehetőség van különböző sávtartó szabályozási algoritmusok tesztelésére. A meglévő kísérleti eszközön kétszintű szabályozás található. A felső szintű szabályozás felel a jármű futópadon lévő pozíciójának meghatározásáért és az ebből a szabályozási algoritmusnak megfelelő kormányzási szög kiszámításáért. A valós járművekkel szemben a kísérleti állomáson ez a szabályozási szint viszonylag nagy mintavételi frekvenciával (1 kHz) működik, azonban mesterséges úton a visszacsatolás időkésése növelhető. Az alsó szintű szabályozás a kisskálájú járműbe épített szervóhajtás belső szabályozási köre, amely a megkívánt kormányzási szög megvalósításáért felel. Bár ez utóbbi szabályozás szintén viszonylag nagy mintavételi frekvenciával működik (330 Hz), a felső és alsó szabályozási körök közötti jelátadás alacsony (50 Hz) frekvenciával történik.
Dolgozatomban először két egyszerűsített szabályozáson keresztül mutatom be a szükséges matematikai hátteret, illetve a diszkrét időkésés hatást, majd a kísérleti berendezésben kialakított szabályozás elméleti és gyakorlati vizsgálatával foglalkozom. Számításaim során a fő hangsúly a folytonos és diszkrét időkésések összehasonlításán van. A felső és alsó szabályozási szintek eltérő időkésését figyelembe véve meghatároztam a sávtartó szabályozás elméleti stabilitási térképét mind a folytonos, mind pedig a diszkrét időkésés esetére [2]. A kísérleti berendezésen végzett mérések alapján azonosítottam az alsó szabályozási szint (szervóhajtás) erősítési tényezőit. Az így illesztett szabályozási paraméterekkel és az egyéb kocsira jellemző paraméterekkel további méréseken keresztül validáltam az elméleti számítások eredményeit.
[1] Beregi, S., Takács, D., Chaozhe, R. H., Sergei, S. A., Gábor O. 2018 Hierarchical steering control for a front wheel drive automated car, 14th IFAC Workshop on Time Delay Systems, pp. 1-6.
[2] Insperger, T., Stépán, G. 2011 Semi-Discretization for Time-Delay Systems, Springer-Verlag New York
szerző
-
Bártfai András
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Takács Dénes
egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék -
Vörös Illés
tudományos segédmunkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék
