Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi
Abstract
Bu çalışmada günümüz taşıtlarında kullanılan şerit
takip sistemleri için yenilikçi bir müdahale konfigürasyonu tasarlanmıştır.
Direksiyon açısı ile koordineli bir şekilde taşıtın arka tekerleklerine
uygulanan frenleme torku ile üç tekerleğin kuvvet potansiyelinden
faydalanılması ve böylece taşıtın yanal kontrolünde sistem performansının
artırılması amaçlanmıştır. Kontrolde frenleme torku fren basınç değişimi ile sürüş
durumuna göre seçilen herhangi bir tekerlekte değiştirilmekte ve bu sayede
yanal kontrol sağlanabilmektedir. Bunun için tek izli taşıt modeli kullanılarak
bir Lineer ikinci dereceden Regülatör (Linear-Quadratic Regulator, LQR)
kontrolcüsü tasarlanmıştır. Daha sonra Simulink ve CarMaker programları
kullanılarak simülasyonlar yapılmıştır. Sistemin performansını gözlemleyebilmek
için savrulma açısı değişim hızı, savrulma açısı ve yanal mesafe değişkenleri
için, sırasıyla viraj yarıçapı, açı ve yanal mesafe değerleri kontrol girdisi
olarak kullanılmakta ve testler bu değerlere göre yapılmaktadır. Geliştirilen
direksiyon ve fren müdahale kontrol konfigürasyonunun performansı sadece
direksiyon ve sadece fren kontrol konfigürasyonları ile karşılaştırılmıştır. Bu
testlerden elde edilen sonuçlara göre direksiyon ve fren kontrol konfigürasyonu
diğer iki metoda göre en düşük kontrol girdisi ile en iyi performansı
sağlamıştır. Yeni müdahale konfigürasyon yaklaşımı ile direksiyon ve fren
sistemlerinin yeteneklerini bir arada kullanarak şerit takip sisteminin tepki
süresi viraj yarıçapı ve yanal mesafe testlerinde sırasıyla en az %16’lık ve
%20’lik bir iyileşme sağlamıştır. Ayrıca, açı basamak cevabı testinde kontrol
performansı en az 8 derece arttırmıştır.
Keywords
Şerit takip sistemi savrulma kontrol konfigürasyonu koordineli direksiyon ve fren müdahalesi
Supporting Institution
TÜBİTAK
Project Number
114M816
Thanks
114M816 numaralı araştırma projesi kapsamında çalışmaların gerçekleştirilmesini mümkün kılan TÜBİTAK’a teşekkürlerimizi sunarız.
References
- U.S. Department of Transportation, Critical Reasons for Crashes Investigated in the National Motor Vehicle Crash Causation Survey, National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC, 2015
- Plankermann, K., Human Factors as Causes for Road Traffic Accidents in the Sultanate of Oman under Consideration of Road Construction Designs, University of Regensburg, Regensburg, 2013
- Türkiye İstatistik Kurumu, Karayolu Trafik Kaza İstatistikleri, 2016, TÜİK, 2017
- Dousti M., Kutluay E., Binek Taşıtlara Yönelik Şerit Koruma Algoritmaların Tartışılması Ve Yenilikçi Bir Algoritmanın Tanıtımı, OTEKON, Bursa, 2016
- Küçükmanisa, A.; Urhan, O.; Gömülü bir platform üzerinde gerçek zamanlı şeritten ayrılma uyarı sistemi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32 (4), 1287-1300, 2017
- Enache N. M., Mammar S., Netto M., Lusetti B., Driver Steering Assistance for Lane-Departure Avoidance Based on Hybrid Automata and Composite Lyapunov Function, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 1 (1), 28-39, 2010
- Cerone V., Milanese M., Regruto D., Combined Automatic Lane-Keeping and Driver's Steering Through a 2-DOF Control Strategy, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 17 (1), 135 - 142, 2009
- Enache N. M., Netto M., Mammar S., Lusetti B., Driver steering assistance for lane departure avoidance, Control Engineering Practice, 17 (6), 642-651, 2009
- Williams D. E., Improved Lane-keeping with Rear Axle Steer, SAE International Journal of Commercial Vehicles, 8 (1), 137-146, 2015
- Williams D., Lane-keeping benefits of practical rear axle steer, International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 52 (4), 504-521, 2014
- Braitman K., Mccartt A., Zuby D., Singer J., Volvo and Infiniti Drivers’ Experiences With Select Crash Avoidance Technologies, Traffic Injury Prevention, 11 (3), 270-278, 2010
- Raksincharoensak, P., Nagai, M., Shino, M., Lane keeping control strategy with direct yaw moment control input by considering dynamics of electric vehicle, Vehicle System Dynamics, 44 (1), 192-201, 2006
- Liu J. F., Wu J. H., Su Y. F., Development of an interactive lane keeping control system for vehicle, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Arlington, TX, USA, 2007.
- Kawazoe H., Murakami T., Sadano O., Suda K., Ono H., Development of a Lane-Keeping Support System, SAE Technical Paper, Detroit, Michigan, 2001
- Hayakawa Y., Iwasaka T., Lane Departure Preventıon Apparatus and Method, United States Patent: US 2007/0255474 A1, 1 November 2007
- Alleyne, A., A Comparison of Alternative Intervention Strategies for Unintended Roadway Departure (URD) Control, Vehicle System Dynamics, 27, 157-186, 1997
- Bedner E., Chen H., A Supervisory Control to Manage Brakes and Four-Wheel-Steer Systems, SAE Technical Paper, 2004-01-1059, 2004
- Freeman P., Jensen M., Wagner J., Alexander K., A Comparison of Multiple Control Strategies for Vehicle Run-Off-Road and Return, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 64 (3), 901-911, 2015
- Peng H., Tomizuka M., Preview Control for Vehicle Lateral Gıidance in Highway Automation, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 115 (4), 679-686, 1993
- Kutluay, E., Development and Demonstration of a Validation Methodology for Vehicle Lateral Dynamics Simulation Models, Darmstad: fzd.tu, 2012
- Pacejka H., Tire and Vehicle Dynamics, Oxford: Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2012
- Kiper T., Proje Mühendisleri için Karayolu Geometrik Standartları Esasları, Karayolları Genel Müdürlüğü, ANKARA, 1988
İngilizce: Design and Performance Analysis of a Novel Coordinated Intervention Configuration for Lane Departure Assistance System
Abstract
Project Number
114M816
References
- U.S. Department of Transportation, Critical Reasons for Crashes Investigated in the National Motor Vehicle Crash Causation Survey, National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC, 2015
- Plankermann, K., Human Factors as Causes for Road Traffic Accidents in the Sultanate of Oman under Consideration of Road Construction Designs, University of Regensburg, Regensburg, 2013
- Türkiye İstatistik Kurumu, Karayolu Trafik Kaza İstatistikleri, 2016, TÜİK, 2017
- Dousti M., Kutluay E., Binek Taşıtlara Yönelik Şerit Koruma Algoritmaların Tartışılması Ve Yenilikçi Bir Algoritmanın Tanıtımı, OTEKON, Bursa, 2016
- Küçükmanisa, A.; Urhan, O.; Gömülü bir platform üzerinde gerçek zamanlı şeritten ayrılma uyarı sistemi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32 (4), 1287-1300, 2017
- Enache N. M., Mammar S., Netto M., Lusetti B., Driver Steering Assistance for Lane-Departure Avoidance Based on Hybrid Automata and Composite Lyapunov Function, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 1 (1), 28-39, 2010
- Cerone V., Milanese M., Regruto D., Combined Automatic Lane-Keeping and Driver's Steering Through a 2-DOF Control Strategy, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 17 (1), 135 - 142, 2009
- Enache N. M., Netto M., Mammar S., Lusetti B., Driver steering assistance for lane departure avoidance, Control Engineering Practice, 17 (6), 642-651, 2009
- Williams D. E., Improved Lane-keeping with Rear Axle Steer, SAE International Journal of Commercial Vehicles, 8 (1), 137-146, 2015
- Williams D., Lane-keeping benefits of practical rear axle steer, International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 52 (4), 504-521, 2014
- Braitman K., Mccartt A., Zuby D., Singer J., Volvo and Infiniti Drivers’ Experiences With Select Crash Avoidance Technologies, Traffic Injury Prevention, 11 (3), 270-278, 2010
- Raksincharoensak, P., Nagai, M., Shino, M., Lane keeping control strategy with direct yaw moment control input by considering dynamics of electric vehicle, Vehicle System Dynamics, 44 (1), 192-201, 2006
- Liu J. F., Wu J. H., Su Y. F., Development of an interactive lane keeping control system for vehicle, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Arlington, TX, USA, 2007.
- Kawazoe H., Murakami T., Sadano O., Suda K., Ono H., Development of a Lane-Keeping Support System, SAE Technical Paper, Detroit, Michigan, 2001
- Hayakawa Y., Iwasaka T., Lane Departure Preventıon Apparatus and Method, United States Patent: US 2007/0255474 A1, 1 November 2007
- Alleyne, A., A Comparison of Alternative Intervention Strategies for Unintended Roadway Departure (URD) Control, Vehicle System Dynamics, 27, 157-186, 1997
- Bedner E., Chen H., A Supervisory Control to Manage Brakes and Four-Wheel-Steer Systems, SAE Technical Paper, 2004-01-1059, 2004
- Freeman P., Jensen M., Wagner J., Alexander K., A Comparison of Multiple Control Strategies for Vehicle Run-Off-Road and Return, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 64 (3), 901-911, 2015
- Peng H., Tomizuka M., Preview Control for Vehicle Lateral Gıidance in Highway Automation, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 115 (4), 679-686, 1993
- Kutluay, E., Development and Demonstration of a Validation Methodology for Vehicle Lateral Dynamics Simulation Models, Darmstad: fzd.tu, 2012
- Pacejka H., Tire and Vehicle Dynamics, Oxford: Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2012
- Kiper T., Proje Mühendisleri için Karayolu Geometrik Standartları Esasları, Karayolları Genel Müdürlüğü, ANKARA, 1988
Details
| Primary Language | Turkish |
|---|---|
| Subjects | Engineering |
| Journal Section | Makaleler |
| Authors | |
| Project Number | 114M816 |
| Publication Date | May 24, 2021 |
| Submission Date | November 26, 2019 |
| Acceptance Date | February 20, 2021 |
| Published in Issue | Year 2021 Volume: 36 Issue: 3 |