طراحی یک کنترل مدل پیش بین برای خودروی مفصلی سنگین هنگام انجام مانور تعویض خط بحرانی

این پژوهش یک کنترل فرمان فعال به‌منظور هدایت یک خودروی مفصلی سنگین در هنگام انجام مانور تعویض خط هوشمند با سرعت بالا و با هدف اجتناب از برخورد با موانع را ارائه می دهد. برای این منظور، پس از ایجاد یک مدل ساده شده از خودروی مفصلی در نرم‌افزار متلب، به طراحی سه کنترل کننده مدل پیش بین (mpc)، بهینه خطی انتگرالی (lqi) و همچنین pid دو درجه آزادی برای سیستم فرمان محور جلوی واحد کشنده پرداخته شده است. در این راستا، قیود مرتبط با پایداری جانبی خودرو با استفاده از زوایای لغزش دو واحد کشنده و نیمتریلر و همچنین زاویه مفصل مرجع برای مسیر حرکت خودرو تعریف شده و پایداری آن در هنگام حرکت بر روی جاده‌های خشک و لغزنده بررسی شده است. سپس عملکرد سیستم های کنترلی ارائه شده برای دو سناریوی متفاوت، یعنی یک، وجود یک مانع در مسیر در جاده خشک و دیگری همان شرایط در جاده لغزنده، با شبیه‌سازی همزمان توسط دو نرم افزار متلب و تراک سیم مطالعه گردیده است. در ادامه جهت بهینه سازی ضرایب کنترل کننده‌ها، آزمون‌های مختلفی در نرم افزار تراک سیم تعریف و اجرا شده و با استفاده از یک روش هوشمند ضرایب بهینه بدست آمده است. در پایان، با مقایسه عملکرد سه سیستم کنترل کننده، و نقاط ضعف و قوت آن ها مورد بحث قرار گرفت. نتیجه این مقایسه نشان دهنده برتری کنترل کننده مدل پیش بین برای این منظور می باشد.

Model predictive control design for a heavy articulated vehicle during critical lane change maneuver

In this study, an active steering system is proposed to control an articulated heavy vehicle during highspeed intelligent lane change maneuver for obstacle avoidance. For this purpose, a simplified model of an articulated heavy vehicle is created in MATLAB/Simulink, then three control systems, i.e., model predictive controller (MPC), Linear quadratic integral (LQI) controller, and 2DOF PID controller, are designed for its front axle steering system. Furthermore, the constraints associated with the vehicle lateral stability using the sideslip angles of the truck and the semitrailer, and the reference articulation angle for the vehicle trajectory is defined, then the stability of the vehicle during moving on dry and slippery roads are investigated. In addition, in order to evaluate the performance of the control systems, two different scenarios, i.e., first, facing an obstacle on a dry road and second, the same situation on a slippery road, are taken into account and are fulfilled on the basis of a cosimulation between MATLAB and TruckSim. In the next step, to optimize the controllers’ coefficients, some various tests are performed and implemented in TruckSim software and using an intelligent method, the optimal coefficients are obtained. Finally, the performance of the three controllers are compared to assess their strengths and weaknesses. The comparison shows that model predictive control (MPC) system is advantageous for this purpose.