Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi
Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1631 - 1642 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.651255 İndeks Tarihi: 11-11-2022
Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi
Öz: Bu çalışmada şerit takip sistemleri için yenilikçi bir müdahale konfigürasyonu sunulmuştur. Amacı taşıtın yanal kontrol gürbüzlüğünü arttırmak olan bu yeni konfigürasyon, ön aksa verilen direksiyon açısı ile eşgüdümlü olmak üzere taşıtın arka tekerleklerinden birine uygulanan frenleme torku ile üç tekerleğin kuvvet potansiyelinden faydalanmaktadır. Bunun için tek izli taşıt modeli kullanılarak bir Doğrusal Karesel Regülatör (LQR) kontrolcüsü tasarlanmış, Simulink ve CarMaker programları kullanılarak simülasyon ortamında test edilmiştir. Sistemin performansını gözlemek amacıyla savrulma hızı, savrulma açısı ve yanal mesafe değişkenleri test girdisi olarak kullanılmıştır. Geliştirilen müdahale konfigürasyonunun performansı yalnızca direksiyon ve yalnızca fren konfigürasyonlarıyla karşılaştırılmıştır. Test sonuçlarına göre, direksiyon ve fren kontrol konfigürasyonu en düşük kontrol girdisini vermeyi başarmış, diğer iki konfigürasyona kıyasla en yüksek performansı göstermiştir. Bu yeni konfigürasyon, şerit takip sisteminin tepki süresinde önemli ölçüde geliştirme sağlamaktadır.
Anahtar Kelime: Design and performance analysis of a novel coordinated intervention configuration for lane departure assistance system
Öz: In this study a novel intervention configuration for lane keeping assistance system is presented. The goal of the new configuration is to increase the robustness of the lateral control of the vehicle through utilizing the force potential of three wheels by applying braking torque to one of the rear wheels in coordination with a steering angle input to the front axle. An LQR (Linear-Quadratic Regulator) controller is designed using a single-track vehicle model and then tested in simulation environment using Simulink and CarMaker software. In order to observe the performance of the system three test cases were designed in which yaw rate, yaw angle and lateral error are used as test inputs. Performance of the proposed intervention configuration was compared with only steering and only braking configurations. Test results show that the coordinated steering and brake control configuration provided the best performance with the lowest control input compared to other two configurations. The new intervention configuration improved the response speed of the lane keeping considerably.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Türkiye istatistik kurumu, Karayolu Trafik Kaza İstatistikleri, https://tuikweb.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do;jsessi onid=39y7fJBXnWkJvlw1MSnpK96Z2Wjv7tlvcCxFx FcTLrBfPNhMx3Fy!1015833369?id=24606#., Yayın tarihi Haziran 21, 2017. Erişim tarihi Kasım 11, 2017.
- 2. Dousti, M., ve Kutluay, E., Binek Taşıtlara Yönelik Şerit Koruma Algoritmaların Tartışılması ve Yenilikçi Bir Algoritmanın Tanıtımı, 8. Otomotiv Teknolojileri Kongresi (OTEKON 2016), Bursa -Türkiye, 23 - 24 Mayıs 2016.
- 3. Küçükmanisa, A., ve Urhan, O., Real-time lane departure warning system on an embedded platform, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (4), 1287-1300, 2017.
- 4. Enache, N. M., Mammar, S., Netto, M., ve 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, March 2010.
- 5. Cerone, V. , Milanese, M., ve 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.
- 6. Kamat, S., Lane keeping of vehicle using model predictive control, IEEE 5th International Conference for Convergence in Technology (I2CT), Bombay, 2019.
- 7. Williams, D. E., Improved lane-keeping with rear axle steer, SAE International Journal of Commercial Vehicles, 8 (1), 137-146, 2015.
- 8. BRAITMAN, K., MCCARTT, A., ZUBY D., ve SINGER, J., Volvo and Infiniti drivers’ experiences with select crash avoidance technologies, Traffic Injury Prevention, 11 (3), 270-278, 2010.
- 9. 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.
- 10. Kawazoe, H., Murakami, T., Sadano, O., Suda, K., ve Ono, H., Development of a lane-keeping support system, SAE Technical Paper, Detroit, Michigan, 2001.
- 11. Alleyne, A., A comparison of alternative ıntervention strategies for unintended roadway departure (URD) control, Vehicle System Dynamics, 27, 157-186, 1997.
- 12. Liu, J. F., Wu, J. H., ve Su, Y. F., Development of an interactive lane keeping control system for vehicle, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Arlington, TX, USA, 2007.
- 13. Wu, X., Zhou, B., Wen, G., Lefei, L., ve Cui, Q., Intervention criterion and control research for active front steering with consideration of road adhesion, Vehicle System Dynamics, 56 (4), 553-578, 2017.
- 14. Williams, D. E. , Lane-keeping benefits of practical rear axle steer, International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility , 52 (4), 504-521, 2014.
- 15. Wagner, S., Schilling, J. M., Braun, J. L., ve Prokop, G., Design and assessment of optimal feedforward control for active steering configurations in passenger vehicles, Vehicle System Dynamics, 55 (8), 1123-1142, 2017.
- 16. Rödönyi, G., ve Bokor, J., Identification of an LPV vehicle model based on experimental data for brakesteering control, IFAC Proceedings Volumes, 38 (1), 380-385, 2005.
- 17. Hayakawa, Y., ve Iwasaka, T., Lane departure preventıon apparatus and method, United States Patent: US 2007/0255474 A1, 1 November 2007.
- 18. Bedner E., Chen H., A supervisory control to manage brakes and four-wheel- steer systems, SAE World Congress, Detroit, 2004.
- 19. Falcone, P., Borrelli, F., Tseng, H. E., Asgari J., ve Hrovat, D., Integrated braking and steering model predictive control approach in autonomous vehicles, 5th IFAC Symposium on Advances in Automotive Control, 40 (10), 273-278, 2007.
- 20. Wang, H., Wang, Q., Chen, W., Tan D., ve Zhao, L., Multi-mode human–machine cooperative control for lane departure prevention based on steering assistance and differential braking, Intelligent Transport Systems, 14 (6), 578-588, 2020.
- 21. 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.
- 22. Enache, N. M., Netto, M., Mammar, S., ve Lusetti, B., Driver steering assistance for lane departure avoidance, Control Engineering Practice, 1 7(6), 642-651, 2009.
- 23. Freeman, P., Jensen, M., Wagner, J., ve 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.
- 24. Sherif, M. M., Ahmed, A. M., Moustafa, A. M., ve Moness, M., Optimal control of lane keeping system using simulated annealing and linear quadratic regulator, 15th International Computer Engineering Conference (ICENCO), Egypt, 2019.
- 25. Kutluay, E., Development and demonstration of a validation methodology for vehicle lateral dynamics simulation models, Darmstad: fzd.tu, 2012.
- 26. Pacejka H., Tire and vehicle dynamics, Oxford: Butterworth-Heinemann: Elsevier, 2012.
- 27. Kiper, T., Proje Mühendisleri için Karayolu Geometrik Standartları Esasları, Karayolları Genel Müdürlüğü, ANKARA, 1988.
- 28. 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.
| APA | KUTLUAY E, Duzgun M, DOUSTI M (2021). Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. , 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| Chicago | KUTLUAY EMIR,Duzgun Mesut,DOUSTI Morteza Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. (2021): 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| MLA | KUTLUAY EMIR,Duzgun Mesut,DOUSTI Morteza Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. , 2021, ss.1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| AMA | KUTLUAY E,Duzgun M,DOUSTI M Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. . 2021; 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| Vancouver | KUTLUAY E,Duzgun M,DOUSTI M Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. . 2021; 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| IEEE | KUTLUAY E,Duzgun M,DOUSTI M "Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi." , ss.1631 - 1642, 2021. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| ISNAD | KUTLUAY, EMIR vd. "Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi". (2021), 1631-1642. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.651255 |
| APA | KUTLUAY E, Duzgun M, DOUSTI M (2021). Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(3), 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| Chicago | KUTLUAY EMIR,Duzgun Mesut,DOUSTI Morteza Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.3 (2021): 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| MLA | KUTLUAY EMIR,Duzgun Mesut,DOUSTI Morteza Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.3, 2021, ss.1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| AMA | KUTLUAY E,Duzgun M,DOUSTI M Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| Vancouver | KUTLUAY E,Duzgun M,DOUSTI M Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1631 - 1642. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| IEEE | KUTLUAY E,Duzgun M,DOUSTI M "Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.1631 - 1642, 2021. 10.17341/gazimmfd.651255 |
| ISNAD | KUTLUAY, EMIR vd. "Şerit takip sistemi için yenilikçi eşgüdümlü müdahale konfigürasyonunun tasarımı ve performans analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/3 (2021), 1631-1642. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.651255 |
