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
Design and Implementation of a Strategy for Path Tracking on Autonomous Heavy-Duty Vehicles
Linköping University, Department of Electrical Engineering, Vehicular Systems.
Linköping University, Department of Electrical Engineering, Vehicular Systems.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In this thesis, a combined feedforward and feedback controller for improved path tracking on autonomous heavy-duty vehicles is designed and implemented. The steering wheel is controlled in order to follow a reference curvature, computed by a higher-level MPC, responsible for minimizing the distance to a planned path.

The steering dynamics, from steering wheel via wheel angles, to a measurable vehicle curvature, is modeled, and a conversion from desired curvature gain to input angle to the steering wheel is derived.

Tests with an autonomous Scania R580 show that the desired curvature can be followed with satisfactory small error, both in a designed slalom path and on a more generic test track. By utilizing future curvature values computed by the MPC, a non-causal feedforward controller can reduce the delay from input to the steering wheel to a measured response in curvature, by almost two thirds, compared to the currently implemented solution.

Compared to an open-loop control design, tests in simulation show that a feedback controller can reduce errors in curvature gain. However, with the identified steering dynamics and the improved conversion from steering wheel angle to curvature, no further improvement in the curvature gain was seen when implementing the feedback controller in the test vehicle. Care must also be taken not to introduce instability in the system when the feedback controller is implemented in series with a high-level MPC.

Abstract [sv]

Den här rapporten beskriver design och implementering av en regulator med kombinerad framkoppling och återkoppling för förbättrad banföljning av autonoma tunga fordon. Fordonets ratt styrs för att följa en kurvaturreferens beräknad av en överordnad MPC, ansvarig för att minimera avståndet till en planerad bana.

Dynamiken i styrningen, från ratten via hjulvinklarna till en mätbar kurvatur för fordonet, är modellerad. En översättning från önskad förstärkning av kurvatur till insignal för rattvinkeln är också framtagen.

Tester utförda med en autonom Scania R580 visar att den önskade kurvaturen kan följas med tillfredsställande litet fel, både i en egendesignad slalombana och i en mer generisk testbana. Genom att utnyttja framtida referensvärden för kurvatur beräknade av MPC:n, kan en icke-kausal framkopplande regulator minska fördröjningen från insignal till ratten till en mätbar respons i fordonets kurvatur. Jämfört med den nuvarande lösningen minskas fördröjningen med nästan två tredjedelar.

Jämfört med en öppen styrning visar tester i simulering att en återkoppling i regulatorn kan minska stationära fel i kurvatur. Med implementeringen av den identifierade styrdynamiken och den förbättrade översättningen från rattvinkel till kurvatur, syntes dock med återkoppling ingen ytterliggare förbättring i testfordonet. Implementering av den återkopplande regulatorn i serie med den överordnade MPC:n behöver också göras med omsorg för att inte introducera instabilitet i systemet.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 54
Keywords [en]
Control Engineering, Control Architecture, Autonomous Vehicles, Heavy-Duty Vehicles, Motion Control, Path Tracking, Curvature Tracking, Lateral Control, Steering Systems, Feedforward Control Systems, System Identification, Understeering
National Category
Control Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-149266ISRN: LiTH-ISY-EX--18/5126--SEOAI: oai:DiVA.org:liu-149266DiVA, id: diva2:1228283
External cooperation
Scania CV AB
Subject / course
Vehicular Systems
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-06-28 Created: 2018-06-27 Last updated: 2018-06-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(13294 kB)7 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 13294 kBChecksum SHA-512
bb307ebfd8e59da8becb2fc131bb7b5400e966c62c0a9b7321e2ced830bf531c48ba991ae0f6fe59e29c0713639ffd2b3ba076506e00c23d5576d46bfa5fe495
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Törnroth, OscarNyberg, Truls
By organisation
Vehicular Systems
Control Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 7 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: 25 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