فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

خودروهای خودران به منظور انجام ایمن مانورهای سریع نظیر تغییر خط، نیازمند سیستم کنترلی دقیقی هستند که قادر به مدیریت دینامیک غیرخطی خودرو باشد. با این حال، در شرایط عملیاتی واقعی، عواملی نظیر نویز اندازه‌گیری سنسورها، نویز فرآیند، تاخیرهای زمانی و از دست رفتن داده‌ها می‌توانند پایداری سیستم کنترل را به مخاطره بیندازند. در این پژوهش، یک ساختار کنترلی یکپارچه مبتنی بر کنترل پیش‌بین مدل غیرخطی (Nonlinear Model Predictive Control) و تخمین‌گر افق لغزان (Moving Horizon Estimation) ارائه شده است. در روش پیشنهادی، تخمین‌گر افق لغزان با در نظر گرفتن قیود فیزیکی و مدل دینامیکی، اثر نویز را فیلتر کرده و وضعیت‌های سیستم را در زمان‌های از دست رفتن داده و تاخیر در دریافت اطلاعات بازسازی می‌کند. سپس کنترل‌کننده پیش‌بین مدل غیرخطی با دریافت وضعیت‌های اصلاح‌شده، فرامین بهینه را با هدف کمینه‌سازی خطای ردیابی و حفظ راحتی سرنشین محاسبه می‌نماید. نتایج شبیه‌سازی مانور تغییر خط دوگانه در محدوده سرعت ۱۰۸ کیلومتر بر ساعت نشان می‌دهد که در یک سناریوی بحرانی (شامل ۱۰۰ میلی‌ثانیه تاخیر شبکه، ۲۰ درصد ریزش داده، نویز سنسورها و عدم قطعیت ناشی از استفاده از مدل چهارچرخ با تایر پژکا در شبیه‌ساز)، رویکرد پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم فیلتر کالمن توسعه‌یافته (EKF) عملکرد برتری دارد. این ساختار ضمن جلوگیری از نوسانات نامطلوب در زاویه فرمان و نیروی کشش، پایداری خودرو را کاملا حفظ می‌کند. ثبت ماکزیمم خطای جانبی ۰.۱ متر و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر با ۰.۰۴۴ متر، نشان‌دهنده عملکرد مناسب این سیستم در تضمین ایمنی و پایداری است.