Autonóm jármű állapotbecslése és pályakövetése
Napjainkban a járműipar egyik legaktuálisabb feladata a vezetést támogató rendszerek fejlesztése. Jelen dolgozat keretében egy jármű oldalirányú pozíciószabályozását vizsgáljuk, ami a sávtartásnál és sávváltásnál kerül előtérbe. Célunk, hogy a jármű az általunk megtervezett útvonalon haladjon végig és lehetőleg ne térjen le az előírt pályáról.
A vizsgálatok során a járműdinamikában széleskörűen alkalmazott, úgynevezett biciklimodellt használjuk. A modellben figyelembe vesszük a gumiabroncsoknál ébredő oldalirányú kerékerők és az oldalkúszás közötti nemlineáris kapcsolatot.
Az oldalirányú pozíciószabályozáshoz minden időpillanatban szükségünk van a jármű mozgásának, helyzetének ismeretére. A mechanikai modellünk azonban bizonytalansággal rendelkezik, valamint a mérésünk zajjal terhelt, ezért a pontosabb szabályozás érdekében állapotbecslő algoritmusokat alkalmazunk.
Az általunk használt legegyszerűbb módszer a hagyományos Kálmán-szűrő algoritmus, amely a linearizált mozgásegyenletek alapján becsüli a rendszer állapotát. Ennek azonban léteznek továbbfejlesztett változatai, amelyek képesek kezelni a rendszermodellben felmerülő nemlinearitásokat is. A kiterjesztett (extended) Kálmán-szűrő a mozgásegyenletek pillanatnyi állapot körül linearizált alakját használja fel, míg az úgynevezett unscented Kálmán-szűrő egy olyan mintavételezési módszeren alapszik, amely alapján meghatározható egy valószínűségi változó várható értéke és szórása valamilyen nemlineáris transzformáció után.
A dolgozatban a fenti algoritmusokat mutatjuk be a jármű pozíciószabályozásának példáján keresztül. A jármű mozgását numerikus szimuláció segítségével vizsgáljuk egy egyszerű sávváltás, valamint körpályán való haladás során. Célunk a különböző Kálmán-szűrő algoritmusok összehasonlításával megtalálni az optimális megoldást a szabályozás minél pontosabb működéséhez.
szerző
-
Fazekas Lajos
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Vörös Illés
tudományos segédmunkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék
