Simulation investigation of the dynamics of the process of sudden obstacle avoiding by a motor vehicle

• Autorzy: Gidlewski M. , Jemioł L. , Żardecki D.

Identyfikatory

DOI

doi.org/10.14669/AM.VOL73.ART3

Warianty tytułu

PL

Badania symulacyjne dynamiki procesu nagłego omijania przeszkody przez samochód

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Extensive analytical work was undertaken on using the active steering system EPS (Electric Power System) for automatic driving of a motor vehicle (a two-axle motor truck of medium load capacity, provided with typical ESC - Electronic Stability Control system components as well as obstacle detectors and road monitoring systems) in the situation when an obstacle has suddenly sprung up. This paper presents a fragment of this work, which includes results of simulation investigation of dynamics of the lane-change process in an “open” and “closed-loop” system, i.e. with the automatic control function of the active steering system (EPS) being used in the latter case. The theoretical deliberations and simulation tests were based on mathematical models of the controlled system and the controller. The model of the controlled system includes a complex and detailed representation of the dynamics of motion of a motor truck, where the non-linearities and three-dimensionality of the vehicle motion are taken into account. The controller model is based on a reference model, which is considerably simplified and, in consequence, very effective in the carrying out of the necessary real-time calculations. The automatic controller operates like a Kalman regulator in a closed-loop system.

PL

Podjęto rozległe prace analityczne nad zastosowaniem aktywnego układu kierowniczego EPS (Electrically Powered Steering) w automatycznym kierowaniu samochodem (dwuosiowy samochód ciężarowy średniej ładowności wyposażony w typowe elementy systemu ESC - Electronic Stability Control oraz detektory przeszkód i układy monitorujące drogę) podczas nagle pojawiającej się przeszkody. Artykuł przedstawia fragment tej pracy. Opisane są wyniki badań symulacyjnych dynamiki procesu zmiany pasa ruchu w układzie otwartym oraz w układzie zamkniętym (z wykorzystaniem automatycznego sterowania aktywnym układem kierowniczym EPS). Podstawą rozważań teoretycznych oraz badań symulacyjnych są modele matematyczne obiektu sterowania i sterownika. W modelu obiektu sterowania występuje złożony, szczegółowy opis dynamiki ruchu samochodu ciężarowego uwzględniający nieliniowości oraz przestrzenność ruchu pojazdu. Model sterownika bazuje na modelu referencyjnym znacząco uproszczonym, a przez to bardzo efektywnym dla realizacji koniecznych obliczeń w czasie rzeczywistym. Automatyczny sterownik działa jak regulator Kalmana w układzie zamkniętym.

Słowa kluczowe

EN

active safety of a motor vehicle; model investigations; simulation investigations; electrically controlled active steering systems; avoiding of an obstacle that has suddenly sprung up

PL

bezpieczeństwo czynne samochodu; badania modelowe; badania symulacyjne; aktywne układy kierownicze sterowane elektrycznie; omijanie nagle pojawiającej się przeszkody

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 73, nr 3
• Strony: 31--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gidlewski M.

• Automotive Industry Institute, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warszawa, Poland

autor

Jemioł L.

• University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Operation and Maintenance of Machines and Vehicles, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom, Poland

autor

Żardecki D.

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Athans M, Falb P L. Optimal control. An Introduction to the Theory and Its Applications. McGraf-Hill, 1966.
• [2] Bevan G P, Gollee H, O’Reilly J. Trajectory generation for road vehicle obstacle avoidance using convex optimization. Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, Part D – Journal of Automobile Engineering. 2010; 224(4).
• [3] Dugoff H, Fancher P S, Segel L. An Analysis of Tire Traction Properties and Their Influence on Vehicle Dynamic Performance. SAE paper 700377.
• [4] Gidlewski M, Kochanek H, Posuniak P. Metody wspomagania kierowcy w krytycznych sytuacjach drogowych (Methods of aiding the driver in critical traffic situations). TTS Technika Transportu Szynowego. 2012; 9.
• [5] Gidlewski M, Żardecki D. Automatic Control of Steering System During Lane Change. Proceedings of ESV’2015 Conference in Gothenburg, Sweden, available on the Internet: www.nhtsa.gov/ESV.
• [6] Gidlewski M, Żardecki D. Influence of Nonlinearity Simplifications in a Reference Model of a Motor Vehicle on the Automatic Control of the Vehicle Steering System During a Lane-change Manoeuvre. Proceedings of the 13th International Conference Dynamical Systems – Theory and Applications DSTA2015, Lodz, Poland 2015, Dynamical Systems, Control and Stability, 209-220.
• [7] Gidlewski M. Badania dynamiki ruchu krzywoliniowego dwuosiowego samochodu ciężarowego dla automatyzacji procesu nagłej zmiany pasa ruchu (Research on the dynamics of the curvilinear motion of a twoaxle motor truck for the automatization of the process of a sudden lane-change manoeuvre). A monograph, under preparation for printing.
• [8] Gidlewski M. Model do badań kierowalności i stateczności ruchu samochodów z nadwoziami o dużej sztywności (A model for the investigation of steerability and stability of motion of motor vehicles with highrigidity bodies). Biuletyn WAT, Warszawa. 1995; 4(3-4): 39-58.
• [9] Gidlewski M. Model of a dual axis heavy truck for handling studies in complex road situations. 11th European Automotive Congress, Budapest 2007.
• [10] Gidlewski M. Opportunities to Investigate the Steering System to Improvement of Truck Driving Properties under Critical Road Conditions. Archives of Transport. 2011; 3.
• [11] Gidlewski M. Sprawozdanie z realizacji projektu badawczego nr 8 T07C 009 20 pt.: „Mechanika ruchu krzywoliniowego samochodu ciężarowego w krytycznych sytuacjach drogowych” (Report of the Research Project No. 8 T07C 009 20 “Mechanics of the curvilinear motion of a motor truck in critical road situations”). Radom University of Technology, 2004, (not published, in Polish).
• [12] Gidlewski M. Sprawozdanie z realizacji projektu badawczego Nr NN 509 568439 pt. “Analiza możliwości wykorzystania elektrycznego układu kierowniczego do poprawy własności jezdnych samochodu ciężarowego w krytycznych sytuacjach drogowych” (Report of the Research Project No. NN 509 568439 “Analysis of the possibilities of using an electrical steering system to improve the driving characteristics of a motor truck in critical road situations). University of Technology and Humanities in Radom, 2015, (not published, in Polish).
• [13] Moshchuk N, Shih-Ken Chen, Zagorski C, Chatterjee A. Path planning for collision avoidance maneuver. Proceedings of the ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress and Exposition IMECE2013, San Diego, California, 2013.
• [14] Shiller Z, Sundar S. Optimal Emergency Maneuvers Of Automated Vehicles. Research Reports California Partners for Advanced Transit and Highways (PATH) – UC Berkeley, 1996.
• [15] Snider J M. Automatic Steering Methods for Autonomous Automobile Path Tracking. Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, 2009.