The usage of a laser height sensors for estimating road unevenness profile

• Autorzy: Surblys V. , Śląski G. , Pikosz H.

Identyfikatory

DOI

10.14669/AM.VOL.79.ART7

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie czujników laserowych wysokości do estymacji profilu nierówności drogi

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents results of simulation and experimental tests of proposed algorithm of compensation vehicle vertical and pitch dynamics in laser signals to get an estimation of road unevenness profile. In the beginning of the paper the problem of defining actual road unevenness profile height was described and a method to solve this problem was proposed. The described problem arises from the fact that measurement of the distance between laser height sensor and road is done with a sensor mounted to the vehicle body, which have its own dynamics. The method of compensation laser sensor signal for body movement - pitch and heave – was proposed and tested with simulation and experimental tests. For simulation tests half car model implemented in a Simulink and Matlab was used and for experimental test passenger car Opel Astra was used with algorithm implemented in dSpace electronic control unit prototyping system. Simulation test proved that the idea is correct and allows to fully compensate laser signal for body movement. Experimental test showed that method is easy to implement and fully effective in a simulation environment but is much more complicated with a real application. It is because information about body movement is not accurate as in a simulation and a special signal processing methods need to be added to procedure working with a simulation signals. Acceleration signals must be integrated with use of a special band pass filtering, but with its use it is able to get good results of compensation also with a real car and real sensor signals.

PL

W artykule przedstawiono problem określania rzeczywistej wartości wysokości profilu nierówności drogi w czasie rzeczywistym i zaproponowano oraz przetestowano metodę rozwiązania tego problemu. Problem wynika z faktu, że zaproponowany pomiar odległości pomiędzy laserowym czujnikiem wysokości a drogą jest wykonywany czujnikiem zamontowanym do nadwozia samochodu, które ma swoją własną dynamikę. Zaproponowaną metodę kompensacji sygnału lasera dla ruchów nadwozia – przechyłu wzdłużnego i drgań pionowych – przetestowano z wykorzystaniem badań symulacyjnych i eksperymentalnych. W badaniach symulacyjnych wykorzystano model płaski połowy samochodu zaimplementowany w Simulinku i Matlabie, w badaniach eksperymentalnych wykorzystano samochód osobowy Opel Astra wraz z algorytmem kompensacji zaimplementowanym w systemie prototypowania elektronicznych jednostek sterujących firmy dSpace. Testy symulacyjne dowiodły, że idea kompensacji jest poprawna i pozwala na pełną kompensacje ruchów nadwozia w sygnale z czujnika lasera. Badania eksperymentalne wykazały, że metoda prosta do implementacji i w pełni efektywna w środowisku symulacyjnym jest znacznie bardziej skomplikowana w rzeczywistym pojeździe. Wynika to z tego, że informacja o ruchach nadwozia nie jest dokładna tak jak w symulacji i konieczne jest zastosowanie w procedurze pracującej z sygnałami symulowanymi dodatkowej specjalnej obróbki sygnałów z czujników. Sygnały przyspieszenia muszą być całkowane ale musi być też wykonana specjalna filtracja pasmowo-przepustowa. Po wykonaniu tych dodatkowych kroków można uzyskać dobre rezultaty także z rzeczywistym samochodem i sygnałami z rzeczywistych czujników.

Słowa kluczowe

EN

control suspension; estimation of road unevenness; laser height sensors

PL

zawieszenia sterowane; pomiar nierówności drogi; laserowe czujniki wysokości

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 79, nr 1
• Strony: 95--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Surblys V.

• Vilnius Gediminas Technical University, Faculty of Transport Engineering, Department of Automobile Transport, Saulėtekio al. 11, 10223 Vilnius

autor

Śląski G.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machines and Transport, Plac Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań

autor

Pikosz H.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machines and Transport, Plac Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] Ahmed M M, Svaricek F. Preview Optimal Control of Vehicle Semi-active Suspension Based on Partitioning of Chassis Acceleration and Tire Load Spectra, European Control Conference (ECC). 2014:1669-1674.
• [2] Bouzouraa M E, Kellner M, Hofmann U, Lutz R. Laser scanner based road surface estimation for automotive applications, IEEE SENSORS 2014 Proceedings, Valencia: 2034-2037
• [3] Dąbrowski K, Ślaski G. Method and algorithm of automatic estimation of road surface type for variable damping control, Scientific Conference on Automotive Vehicles and Combustion Engines (KONMOT 2016).
• [4] Donahue M D, Hedrick J K. Implementation of an Active Suspension, Preview Controller for Improved Ride Comfort, Nonlinear and Hybrid Systems in Automotive Control. 2003; 1–23.
• [5] Göhrle C, Schindler A, Wagner A, Sawodny O. Road Profile Estimation and Preview Control For Low-Bandwidth Active Suspension Systems, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2015; 20(5): 2299–2310.
• [6] Kitshing K J, Cebon D, Cole D J. An Experimental Investigation of Preview Control, Vehicle System Dynamics. 1999; 32(6): 459–478.
• [7] Savaresi S M, Poussot-Vassal C, Spelta C, Sename O, Dugard L. Semi-Active Suspension Control Design for Vehicles. Boston: Butterworth-Heinemann/Elsevier. 2010; 206.
• [8] Sugai H, Buma S, Kanda R, Yoshioka K, Hasegawa M. Preview Ride Comfort Control for Electric Active Suspension, Proceedings of the FISITA 2012 World Automotive Congress, Lecture Notes in Electrical Engineering. 2012; 198: 147-161.
• [9] Tudón-Martínez J C, Fergani S, Sename O, Martinez J J, Morales-Menendez R, Dugard L. Adaptive Road Profile Estimation in Semi-Active Car Suspension, IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2015; 23(6): 2293-2305. http://dx.doi.org/10.1109/TCST.2015.241393

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).