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http://hdl.handle.net/1843/76788
Type: | Tese |
Title: | New adaptive cruise control strategies |
Authors: | Marcus Paulo Silva de Abreu |
First Advisor: | Fernando de Oliveira Souza |
First Referee: | Armando Alves Neto |
Second Referee: | Fúlvia Stefany Silva de Oliveira |
Third Referee: | José Mário Araújo |
metadata.dc.contributor.referee4: | Leonardo Amaral Mozelli |
metadata.dc.contributor.referee5: | Valter Junior de Souza Leite |
Abstract: | Employing onboard sensors and vehicle-to-vehicle wireless communication, cooperative adaptive cruise control (CACC) allows vehicles in a platoon to follow their predecessors with precision, resulting in better traffic flow, safety, and comfort. On the other hand, CACC is sensitive to wireless communication failures. To address this issue, this thesis proposes a controller that does not require wireless communication and, therefore, is not affected by communication failures. Basically, the proposed controller is a degraded CACC (d-CACC) obtained by replacing the preceding vehicle’s acceleration in the CACC with its estimate derived from first-order backward finite difference approximation. The internal and string stability analysis conditions of the platoon are derived using frequency domain methods. Then, in light of these stability analysis conditions, an algorithm for designing the proposed d-CACC is presented. Furthermore, this work proposes a new control law for ACC systems that provides competitive performance compared to CACC. Based on the proposed d-CACC, the main novelty is the insertion of a term representing the relative speed difference in the state error vector and the vehicle’s own acceleration in the control law. The controller gains are designed using linear matrix inequalities (LMI), ensuring internal and string stability. In both proposals, simulations conducted in MATLAB® and simulations using the CARLA Simulator, which allows tests to be carried out in realistic urban environments, demonstrate the effectiveness of the methodologies. |
Abstract: | Empregando sensores embarcados e comunicação sem fio intraveicular, o controle de cruzeiro adaptativo cooperativo (CACC - do inglês, Cooperative Adaptive Cruise Control) permite que os veículos em um comboio sigam seus predecessores com precisão, resultando em melhor fluxo de tráfego, segurança e conforto. Por outro lado, o CACC é sensível a falhas na comunicação sem fio. Para abordar esta questão, esta tese propõe um controlador que não requer comunicação sem fio e, portanto, não é afetado por falhas de comunicação. Basicamente, o controlador proposto é um CACC degradado (d-CACC), obtido substituindo a aceleração do veículo anterior no CACC por sua estimativa obtida a partir da aproximação da derivada por diferença finita regressiva de primeira ordem. As condições de análise de estabilidade interna e em cadeia do comboio são derivadas utilizando métodos no domínio da frequência. Em seguida, à luz dessas condições de análise de estabilidade, é apresentado um algoritmo para o projeto do d-CACC proposto. Além disso, este trabalho propõe uma nova lei de controle para sistemas ACC (do inglês, Adaptive Cruise Control) que proporciona um desempenho competitivo em comparação com o CACC. Com base no d-CACC proposto, a principal novidade é a inserção de um termo representando a diferença de velocidade relativa no vetor de erro de estado e a aceleração do próprio veículo na lei de controle. Os ganhos do controlador são projetados a partir de desigualdades matriciais lineares (LMIs - do inglês, Linear Matrix Inequalities), garantindo estabilidade interna e em cadeia. Em ambas as propostas, simulações realizadas no MATLAB® e simulações utilizando o CARLA Simulator, que permite a realização de testes em ambientes urbanos realistas, demonstram a eficácia das metodologias. |
Subject: | Engenharia elétrica Direção de automóveis Veículos autônomos Simuladores (Computadores digitais) |
language: | eng |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/76788 |
Issue Date: | 9-Aug-2024 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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