Härtill 5 uppsatser

Diss. (sammanfattning) Linköping : Linköpings universitet, 2021

To allow future autonomous passenger vehicles to be used in the same driving situations and conditions as ordinary vehicles are used by human drivers today, the control systems must be able to perform automated emergency maneuvers. In such maneuvers, vehicle dynamics, tire-road interaction, and limits on what the vehicle is capable of performing are key factors to consider. After detecting a static or moving obstacle, an avoidance maneuver or a sequence of lane changes are common ways to mitigate the critical situation. For that purpose, motion planning is important and is a primary task for autonomous-vehicle control subsystems. Optimization-based methods and algorithms for such control subsystems are the main focus of this thesis. Vehicle-dynamics models and road obstacles are included as constraints to be fulfilled in an optimization problem when finding an optimal control input, while the available freedom in actuation is utilized by defining the optimization criterion. For the criterion design, a new proposal is to use a lane-deviation penalty, which is shown to result in well-behaved maneuvers and, in comparison to minimum-time and other lateral-penalty objective functions, decreases the time that the vehicle spends in the opposite lane. It is observed that the final phase of a double lane-change maneuver, also called the recovery phase, benefits from a dedicated treatment. This is done in several steps with different criteria depending on the phase of the maneuver. A theoretical redundancy analysis of wheel-torque distribution, which is derived independently of the optimization criterion, complements and motivates the suggested approach. With a view that a complete maneuver is a sequence of two or more sub-maneuvers, a decomposition approach resulting in maneuver segments is proposed.

Populärvetenskaplig sammanfattning: Moderna personbilar konstrueras mer och mer automatiserade, med syftet att bli både säkrare och bekvämare. Redan i dag finns det bilar på marknaden som automatiskt anpassar sin hastighet till omgivande bilar och andra hinder samt till rådande hastighetsbegränsningar, speciellt så länge bilen kör i samma fil. Det förekommer även bilar på marknaden som kan byta körfält i normal trafik nästan utan, eller till och med helt utan, förarens hjälp. För att undvika en kollision med hinder krävs ibland hastiga undanmanövrar som innebär att bilen byter körfält en eller flera gånger mycket snabbare än vanligt. I dessa fall är det viktigt att ta hänsyn till olika begränsningar, till exempel hur snabbt det går att förflytta bilen i sidled utan att tappa kontroll över den. Utförande av den här typen av manövrar är nödvändiga för helt automatiserade bilar. För att kunna förutse bilens rörelse under inverkan av olika styrsignaler används matematiska modeller som är baserade på Newtons rörelselagar tillsammans med experimentella samband för att beskriva friktionen mellan däck och väg. Med hjälp av modellerna finns det olika sätt att automatiskt planera bilens rörelse. En ansats som är speciellt anpassad för att ta hänsyn till förekommande begränsningar är rörelseplanering baserad på dynamisk optimering. Denna metod hittar den rörelse för bilen som är bäst med avseende på ett kriterium, under bivillkoret att alla begränsningar är uppfyllda. Exempel på kriterier som används i den här typen av formuleringar är manöverns totala tid och hastighet.