Speed Dependent Gain Scheduled LQI based Path Following Control System Design for Automated Vehicles

Otonom taşıt yol takibi, otonom taşıt kontrolündeki önemliproblemlerden birisidir. Otonom taşıt istenilen hızda yol alırken istenilen yolprofilini yoldan yana sapma miktarını en aza indirecek şekilde takip etmelidir.Bu çalışmada bu problemin çözümü için LQI kontrol yöntemi önerilmiştir. LQI tabanlıkontrol sistemi, taşıt hızının taşıt dinamik davranışı üzerindeki etkisidikkate alınarak hıza bağlı olarak kazanç uyarmalı şekilde tasarlanmıştır.Önerilen yöntem yüksek serbestlik dereceli kablosuz direksiyon eyleyici modeliiçeren doğrusal olmayan taşıt dinamiği modeliyle simülasyon ortamında testedilmiştir. Önerilen kontrol sisteminin performansı, PID ve LQR tabanlı kontrolsistemleriyle iki farklı simülasyon senaryosunda karşılaştırılmıştır. Farklıkontrol yöntemlerin sayısal olarak karşılaştırılmasında istatistiksel hatadeğerleri kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları ve hata değerleri göstermektedirki hıza bağlı kazanç uyarlamalı LQI kontrol sistemi kullanan otonom taşıt,sabit ve değişken taşıt hızında istenilen yolu daha az hatayla takip etmektedir.
Automated path following is oneof the major problem in automated vehicle control. Automated vehicle shouldfollow the desired path to minimize the lateral deviation from the path whiletraveling at the desired speed. In this paper, LQI control method is proposedto solve this problem. LQI based control system is designed based on speeddependent gain scheduling taking into account the effect of vehicle speed onvehicle dynamic behaviour. The proposed method is tested in a simulationenvironment with a high degree-of-freedom nonlinear vehicle model including steer-by-wiresteering actuator model. The performance of the proposed is compared with PIDand LQR based control systems in two different simulation scenarios.Statistical error values are used for numerical comparison of different controlmethods. Simulation results and error values show that speed dependent gainscheduled LQI control system equipped automated vehicle follows the desiredpath with less error at constant and variable vehicle speed.