İngilizce: Design and Performance Analysis of a Novel Coordinated Intervention Configuration for Lane Departure Assistance System

Öz

Proje Numarası

114M816

Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi

Öz

Bu çalışmada günümüz taşıtlarında kullanılan şerit takip sistemleri için yenilikçi bir müdahale konfigürasyonu tasarlanmıştır. Direksiyon açısı ile koordineli bir şekilde taşıtın arka tekerleklerine uygulanan frenleme torku ile üç tekerleğin kuvvet potansiyelinden faydalanılması ve böylece taşıtın yanal kontrolünde sistem performansının artırılması amaçlanmıştır. Kontrolde frenleme torku fren basınç değişimi ile sürüş durumuna göre seçilen herhangi bir tekerlekte değiştirilmekte ve bu sayede yanal kontrol sağlanabilmektedir. Bunun için tek izli taşıt modeli kullanılarak bir Lineer ikinci dereceden Regülatör (Linear-Quadratic Regulator, LQR) kontrolcüsü tasarlanmıştır. Daha sonra Simulink ve CarMaker programları kullanılarak simülasyonlar yapılmıştır. Sistemin performansını gözlemleyebilmek için savrulma açısı değişim hızı, savrulma açısı ve yanal mesafe değişkenleri için, sırasıyla viraj yarıçapı, açı ve yanal mesafe değerleri kontrol girdisi olarak kullanılmakta ve testler bu değerlere göre yapılmaktadır. Geliştirilen direksiyon ve fren müdahale kontrol konfigürasyonunun performansı sadece direksiyon ve sadece fren kontrol konfigürasyonları ile karşılaştırılmıştır. Bu testlerden elde edilen sonuçlara göre direksiyon ve fren kontrol konfigürasyonu diğer iki metoda göre en düşük kontrol girdisi ile en iyi performansı sağlamıştır. Yeni müdahale konfigürasyon yaklaşımı ile direksiyon ve fren sistemlerinin yeteneklerini bir arada kullanarak şerit takip sisteminin tepki süresi viraj yarıçapı ve yanal mesafe testlerinde sırasıyla en az %16’lık ve %20’lik bir iyileşme sağlamıştır. Ayrıca, açı basamak cevabı testinde kontrol performansı en az 8 derece arttırmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Şerit takip sistemi,savrulma,kontrol konfigürasyonu,koordineli direksiyon ve fren müdahalesi

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

114M816

Teşekkür

114M816 numaralı araştırma projesi kapsamında çalışmaların gerçekleştirilmesini mümkün kılan TÜBİTAK’a teşekkürlerimizi sunarız.

Kaynakça

1. U.S. Department of Transportation, Critical Reasons for Crashes Investigated in the National Motor Vehicle Crash Causation Survey, National Highway Traffic Safety Administration, Washington, DC, 2015
2. Plankermann, K., Human Factors as Causes for Road Traffic Accidents in the Sultanate of Oman under Consideration of Road Construction Designs, University of Regensburg, Regensburg, 2013
3. Türkiye İstatistik Kurumu, Karayolu Trafik Kaza İstatistikleri, 2016, TÜİK, 2017
4. Dousti M., Kutluay E., Binek Taşıtlara Yönelik Şerit Koruma Algoritmaların Tartışılması Ve Yenilikçi Bir Algoritmanın Tanıtımı, OTEKON, Bursa, 2016
5. Küçükmanisa, A.; Urhan, O.; Gömülü bir platform üzerinde gerçek zamanlı şeritten ayrılma uyarı sistemi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32 (4), 1287-1300, 2017
6. Enache N. M., Mammar S., Netto M., Lusetti B., Driver Steering Assistance for Lane-Departure Avoidance Based on Hybrid Automata and Composite Lyapunov Function, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 1 (1), 28-39, 2010
7. Cerone V., Milanese M., Regruto D., Combined Automatic Lane-Keeping and Driver's Steering Through a 2-DOF Control Strategy, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 17 (1), 135 - 142, 2009
8. Enache N. M., Netto M., Mammar S., Lusetti B., Driver steering assistance for lane departure avoidance, Control Engineering Practice, 17 (6), 642-651, 2009

9. Williams D. E., Improved Lane-keeping with Rear Axle Steer, SAE International Journal of Commercial Vehicles, 8 (1), 137-146, 2015
10. Williams D., Lane-keeping benefits of practical rear axle steer, International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 52 (4), 504-521, 2014
11. Braitman K., Mccartt A., Zuby D., Singer J., Volvo and Infiniti Drivers’ Experiences With Select Crash Avoidance Technologies, Traffic Injury Prevention, 11 (3), 270-278, 2010
12. Raksincharoensak, P., Nagai, M., Shino, M., Lane keeping control strategy with direct yaw moment control input by considering dynamics of electric vehicle, Vehicle System Dynamics, 44 (1), 192-201, 2006
13. Liu J. F., Wu J. H., Su Y. F., Development of an interactive lane keeping control system for vehicle, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Arlington, TX, USA, 2007.
14. Kawazoe H., Murakami T., Sadano O., Suda K., Ono H., Development of a Lane-Keeping Support System, SAE Technical Paper, Detroit, Michigan, 2001
15. Hayakawa Y., Iwasaka T., Lane Departure Preventıon Apparatus and Method, United States Patent: US 2007/0255474 A1, 1 November 2007
16. Alleyne, A., A Comparison of Alternative Intervention Strategies for Unintended Roadway Departure (URD) Control, Vehicle System Dynamics, 27, 157-186, 1997
17. Bedner E., Chen H., A Supervisory Control to Manage Brakes and Four-Wheel-Steer Systems, SAE Technical Paper, 2004-01-1059, 2004
18. Freeman P., Jensen M., Wagner J., Alexander K., A Comparison of Multiple Control Strategies for Vehicle Run-Off-Road and Return, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 64 (3), 901-911, 2015
19. Peng H., Tomizuka M., Preview Control for Vehicle Lateral Gıidance in Highway Automation, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 115 (4), 679-686, 1993
20. Kutluay, E., Development and Demonstration of a Validation Methodology for Vehicle Lateral Dynamics Simulation Models, Darmstad: fzd.tu, 2012
21. Pacejka H., Tire and Vehicle Dynamics, Oxford: Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2012
22. Kiper T., Proje Mühendisleri için Karayolu Geometrik Standartları Esasları, Karayolları Genel Müdürlüğü, ANKARA, 1988