Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Autonomous racing using model predictive control
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS), Automatic Control.
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Autonomous vehicles are expected to have a significant impact on our societies by freeinghumans from the driving task, and thus eliminating the human factor in one of themost dangerous places: roads. As a matter of facts, road kills are one of the largest sourceof human deaths and many countries put the decrease of these casualties as one of their toppriorities. It is expected that autonomous vehicles will dramatically help in achieving that.Moreover, using controllers to optimize both the car behaviour on the road and higher leveltraffic management could reduce traffic jams and increase the commuting speed overall.To minimize road kills, an approach is to design controllers that would handle the car atits limits of handling, by integrating complex dynamics such as adherence loss it is possibleto prevent the car from leaving the road. A convenient setup to evaluate this type ofcontrollers is a racing context: a controller is steering a car to complete a track as fast aspossible without leaving the road and by brining the car to its limits of handling.In this thesis, we design a controller for an autonomous vehicle with the goal of driving itfrom A to B as fast as possible. This is the main motivation in racing applications. Thecontroller should steer the car with the goal to minimize the racing time.This controller was designed within the model predictive controller (MPC) framework,where we used the concept of road-aligned model. In contrast with the standard mpc techniques,we use the objective function to maximize the progress along the reference path,by integrating a linear model of the vehicle progression along the centerline. Combinedwith linear vehicle model and constraints, a optimization problem providing the vehiclewith the future steering and throttle values to apply is formulated and solved with linearprogramming in an on-line fashion during the race. We show the effectiveness of our controllerin simulation, where the designed controller exhibits typical race drivers behavioursand strategies when steering a vehicle along a given track. We ultimately confront it withsimilar controllers from the literature, and derive its strength and weaknesses compared tothem.

Abstract [sv]

Autonoma fordon förväntas få en betydande inverkan på världen och därigenom elimineraden mänskliga faktorn på en av de farligaste platserna: vägar. Faktum är att dödsfall ären av de största källorna till mänsklig dödlighet och många länder i världen. Det förväntasatt autonoma fordon kommer att bidra dramatiskt för att uppnå det. Dessutom använderman kontroller för att optimera både beteende och kommunikationshastighet.För att minimera vägskador är ett tillvägagångssätt att utforma styrenheter som skullehantera bilen vid sina gränser för hantering, genom att integrera komplex dynamik, såsomvidhäftningsförlust, är det möjligt att förhindra att bilen lämnar vägen. En praktisk inställningför att utvärdera denna typ av kontroller är ett racing sammanhang: En styrenhetstyr en bil för att slutföra ett spår så snabbt som möjligt utan att lämna vägen och genomatt bränna bilen till dess gränser för hantering.I denna avhandling designar vi en kontroller för ett autonomt fordon med målet attdriva det från A till B så fort som möjligt. Detta är den främsta motivationen i racingapplikationer.Kontrollern ska styra bilen med målet att minimera racingtiden.Denna styrenhet utformades inom ramen för Model Predictive Controller (MPC), där vianvände begreppet vägjusterad modell. I motsats till standard mpc tekniker använder viobjektivfunktionen för att maximera framstegen längs referensvägen genom att integreraen linjär modell av fordonsprogressionen längs mittlinjen. Kombinerat med linjär fordonsmodelloch begränsningar, ett optimeringsproblem som ger fordonet framtida styr- ochgasvärden att applicera formuleras och lösas med linjär programmering i ett onlinemönsterunder loppet. Vi visar effektiviteten hos vår controller i simulering, där den designade regulatornuppvisar typiska racerförare beteenden och strategier när du styr ett fordon längsett visst spår. Vi konfronterar oss slutligen med liknande kontrollanter från litteraturenoch härleder dess styrka och svagheter jämfört med dem.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 51
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2017:175
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-222801OAI: oai:DiVA.org:kth-222801DiVA: diva2:1182133
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-02-12 Created: 2018-02-12 Last updated: 2018-02-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1772 kB)14 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1772 kBChecksum SHA-512
4eca1882bf12af89fcebc2772628b7bf3c177dc09356a61ce29baa902858f0599c722742ff4f3edae2904e1270e47ab4c53c9b3013f4b79fa1cb95b513b3a8f2
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Automatic Control
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 14 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 27 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf