Autókövetéses modell vizsgálata digitális szabályozás esetén
Autókövetéses modell vizsgálata digitális szabályozás esetén
Molnár Tamás Gábor MSc I. évf
e-mail: molnartamasg@gmail.com
Konzulens: Dr. Insperger Tamás, Műszaki Mechanikai Tanszék
e-mail: insperger@mm.bme.hu
Dr. Orosz Gábor, Department of Mechanical Engineering, University of Michigan
e-mail: orosz@umich.edu
Járművek automatikus sebesség szabályozása kulcsfontosságú probléma az önjáró autók kifejlesztésénél. Ezen téma részét képezi egy egyenes vonalban haladó kocsisor tagjainak sebesség szabályozása úgy, hogy az egyes járművek a megengedett sebességhatárokon belül, megfelelő követési távolságok mellett együtt haladjanak. A szabályozás megtervezésénél cél, hogy a szabályozott jármű mozgása stabil legyen, valamint a sort vezető autó hirtelen gyorsulása (fékezése) ne vezessen túlzott beavatkozáshoz és ezáltal forgalmi torlódás kialakulásához. Ilyen rendszer tervezésénél tehát kétféle stabilitást (rendszer- és húrstabilitást) kell figyelembe venni. A szabályozást segíti, hogy járművek közötti kommunikáció segítségével rendelkezésre állnak a kocsisor tagjainak mért sebesség adatai és a mért követési távolságok. Ám a mérés és kommunikáció időszükséglete miatt a rendszer időkéséssel terhelt, mely destabilizáló hatással bír. A dolgozat során egy egyszerű, két autóból álló modellt vizsgálok kitérve mind a rendszer- mind a húrstabilitás kérdésére. A mért sebesség és követési távolság értékek mintavételező és tartó szerv segítségével kerülnek feldolgozásra, tehát digitális szabályozás esetét feltételezve végzem el a számításokat. A mintavételezési idő megszokott értéke a jelenlegi, járművekben alkalmazható rövidtávú kommunikációs eszközök esetén 100 msec. E mintavételezési idő a rendszer időkésésének mértékét meghatározza, és a dolgozatban kapott eredményekből is kiderül, hogy a 100 msec-os érték elég nagy ahhoz, hogy bizonyos esetekben instabilitáshoz vezessen. E probléma főként akkor jelentkezik, ha a járművek közötti kommunikáció során küldött adat csomagok nem érnek célba, azaz két vagy több mintavételezési időlépés alatt ugyanazon adatok alapján szükséges a beavatkozást kiszámítani. Ezért megvizsgálom a rendszer- és húrstabilitás feltételeit hibátlan és adatvesztéssel terhelt kommunikáció esetére is. Az analízist stabilitási térképek elkészítésének segítségével végzem el, melyeket a szabályozáshoz használt két szabályozó paraméter síkján ábrázolok. Továbbá meghatározom a rendszer kritikus időkésését a csomagvesztés gyakoriságának függvényében, valamint elemzem a szabályozott rendszer frekvencia menetét. Végül megoldási módszert keresek a csomagvesztés problémájára. A dolgozatban közölt megoldás lényege, hogy a követési távolság korábbi sebesség adatok ismeretében megbecsülhető, és e becsült érték a hiányzó mért adatok helyett felhasználható a szabályozáshoz. E technikával a rendszer stabilitása és kritikus időkésése lényegesen növelhető, és a módszer alkalmazása akkor különösen előnyös, ha a kommunikációs adatcsomag-vesztés igen nagy gyakorisággal fordul elő.
Irodalom:
1. Orosz, G., Wilson, R. E., Szalai, R., Stepan, G.: Exciting traffic jams: Nonlinear phenomena behind traffic jam formation on highways. Physical Review, 80:046205 (2009).
2. Qin, W.B., Orosz, G.: Digital effects and delays in connected vehicles: linear stability and simulations. Proceedings of the ASME Dynamic Systems and Control (DSC) Conference (2013).
szerző
-
Molnár Tamás Gábor
gépészeti modellezés
nappali (angol nyelvű)
konzulens
-
Dr. Insperger Tamás
egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék
