طراحی مسیر مانور تعویض خط در وضعیت اضطراری، مبتنی بر عملکرد راننده‌ ماهر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی مکانیک، آزمایشگاه سیستم‌های پیشرفته کنترلی خودرو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،

2 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی مکانیک، آزمایشگاه سیستم‌های پیشرفته کنترلی خودرو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین

چکیده

تعویض خط در سرعت‏های بالا، در شرایط که امکان بروز حادثه، یک مانور راهبردی جهت اجتناب از برخورد است. در این شرایط، به دلیل زمان کوتاه انجام مانور، سرعت تصمیم‏گیری و انتخاب مسیر از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، براساس عملکرد راننده‌ ماهر در شرایط مشابه، مسیر مناسب و سیستم کنترلی متناسب با آن، با هدف پایداری خودرو و اجتناب از برخورد طراحی شده است. برای این منظور، با استفاده از مدل دینامیکی خودرو و نوع رفتار راننده، مسیرهای احتمالی شناسایی و با‌ آموزش یک سیستم عصبی محدوده‌ قابل پیمایش مسیر حرکت با تمرکز بر حفظ قیود پایداری خودرو مشخص و مسیر نهایی محاسبه شده است. جهت هدایت خودرو از یک کنترل‌کننده‌ ترکیبی، شامل: معادلات رفتاری راننده با یک شبکه‌ عصبی پوششی و دو کنترل‌کننده‌ تناسبی-مشتقی استفاده شده است. مهم‌ترین نوآوری‌های این روش، شامل: طراحی هم‌زمان مسیرهای پایدار و در عین حال، حفظ قیود هندسی و حجم کم محاسبات در سیستم کنترلی و طراحی مسیر به منظور استفاده در شرایط اضطراری است. برای صحت‏سنجی سیستم کنترلی طراحی شده در شرایط وجود عدم قطعیت در ضریب اصطکاک جاده‌ای در دو حالت جاده خشک و لغزنده، از نرم‌‏افزار کارسیم و سیمولینک متلب استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها نشان می‏دهد که سیستم کنترلی توانسته در شرایط مختلف سرعتی و اصطکاک جاده‏ای، خودرو را هدایت کرده، مسیر را به خوبی تعقیب کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Lane change path planning in emergency situation based on skilled driver's Performance

نویسندگان [English]

  • Ali Ghaffari 1
  • Samir Neisy Minaee 2
1 Professor, Department of Mechanical Engineering, Advanced Vehicle Control System Laboratory (avcs-lab), Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran,
2 PhD Student, Department of Mechanical Engineering, Advanced Vehicle Control System Laboratory (avcs-lab), Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Ttechnology, Tehran, Iran,
چکیده [English]

Lane Change at high speeds, where there are chances of incidents, is a strategic maneuver to avoid collision. In this situation, due to the limited time for doing maneuver, decision speed and path planning are of critical importance. In this paper, based on a skilled driver’s performance in a similar situation, a proper path and corresponding appropriate control system was designed with the aim of vehicle stability preservance and collision avoidance. To fulfill this purpose, possible paths were identified using the vehicle dynamic model and driver’s Performance type and a neural network system was trained to determine the range of the feasible path focused on maintaining the vehicle stability constraints and to generate the trajectory. A hybrid controller is hired for the vehicle navigation which consists of the driver's performance pattern with a covering neural network along with two PD controllers. Carsim along with Simulink-MATLAB software were used to verify the control system designed in presence of the uncertainty conditions of road friction coefficient in both dry and wet road modes. The results show that the controller was able to steer the car at different speed and road conditions, flawlessly. The Novelty of this method are the simultaneous design of a stable path, while maintaining geometric constraints and the low computational burden of the path planning and control system, in the emergency situations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Autonomous vehicle
  • Collision avoidance
  • Driver patterning
  • Lane change
  • path planning