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Title: Comparação de controladores de rastreio de trajetória para veículos autônomos em um ambiente virtual sensoriado.
Other Titles: Comparison of trajectory tracking controllers for autonomous vehicles in a virtual environment sensed.
Comparación de controladores de seguimiento de trayectoria. para vehículos autónomos en un entorno virtual sentido.
???metadata.dc.creator???: BARROS, Stayner Nóbrega.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Rafael Bezerra Correia.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BARROS, Péricles Rezende.
Keywords: Veículos elétricos autônomos;Geometria de Ackermann;Controle de trajetória;Pure Pursuit;Método de Stanley;Controlador preditivo não linear baseado em modelo;Autonomous electric vehicles;Ackermann geometry;Control of trajectory;Stanley's method;Based Nonlinear Predictive Controller in model;Vehículos eléctricos autónomos;Geometría de ackermann;Control de trayectoria;Pura búsqueda;El método de Stanley;Controlador predictivo no lineal basado en modelo
Issue Date: 21-Oct-2021
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: BARROS, Stayner Nóbrega. Comparação de controladores de rastreio de trajetória para veículos autônomos em um ambiente virtual sensoriado. 2021. 55 fl. (Trabalho de Conclusão de Curso - Monografia), Curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba - Brasil, 2021. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/32387
???metadata.dc.description.resumo???: Neste projeto é apresentado o desenvolvimento de um ambiente de simulação para veí- culos autônomos em uma arquitetura que permita a utilização de sensores no veículo, a utilização e criação de cenários diferentes e a validação de controladores de movimento. O ambiente virtual foi desenvolvido no Simulink®, a simulação da dinâmica do veículo foi realizada a partir de um modelo matemático de um veículo com geometria de Ackermann e tração traseira desenvolvidos neste trabalho. Para visualização dos cenários e emulação de dados reais nos sensores do veículo, foi utilizado uma ferramenta do matlab baseada no motor Unreal Engine para simulação dos cenários 3D gerados pela ferramenta Driving Scenario Designer. Utilizando do ambiente desenvolvido, foi realizada a comparação de três controladores de trajetória populares para veículos autônomos: o Pure Pursuit, o Método de Stanley e um Controlador Preditivo Não Linear baseado em Modelo (NLMPC) para uma trajetória de uma aproximação de Lemniscata. Os controladores foram analisados com base na integral do erro quadrático, na variação total do sinal de controle e no tempo de cálculo necessário. Os resultados mostraram que o melhor controlador é o NLMPC, em relação a erro da saída e esforço de controle, porém é o que necessita de um maior tempo de cálculo do sinal de controle. O controlador Pure pursuit se mostrou melhor que o controlador do Método de Stanley para a situação simulada neste trabalho.
Abstract: In this project is presented the development of a simulation environment for autonomous cars, in an architecture that permits the abstraction of sensors on the vehicle, the utiliza- tion, and creations of different scenarios, and motion controllers validation. The virtual environment was developed on Simulink®, the vehicle dynamic simulation was done using the mathematical model of an Ackerman steering geometry vehicle and rear traction developed in this work. To visualize the scenarios and to the sensors get data similar to the one of real vehicles, was used a tool of Matlab to use the Unreal Engine to simulate the 3D scenarios, the scenarios were built by Driving Scenario Designer. Using the developed environment a comparison of three trajectory controllers to autonomous vehicles was performed: the Pure Pursuit, The Stanley’s method, and a Nonlinear Model Predictive Controle, to a Lemniscate approach trajectory. The controllers were analyzed based on integral squared error, total variation of the control signal, and the required calculation time. The results showed that the NLMPC is the best controller, regarding output error and control effort, but it needs a longer control signal calculation time. The Pure Pursuit controller was better than Stanley’s Method to the simulated situation of this work.
???metadata.dc.description.resumen???: Este proyecto presenta el desarrollo de un entorno de simulación para vehículos. Gafas autónomas en una arquitectura que permite el uso de sensores en el vehículo, el uso y creación de diferentes escenarios y validación de controladores de movimiento. oh Se desarrolló un entorno virtual en Simulink®, se realizó la simulación de la dinámica del vehículo. realizado mediante un modelo matemático de un vehículo con geometría de Ackermann y tracción trasera desarrollados en este trabajo. Para ver escenarios y emular de datos reales sobre los sensores del vehículo, una herramienta de matlab basada en en el motor Unreal Engine para simular escenarios 3D generados por la herramienta de conducción Diseñador de escenarios. Utilizando el entorno desarrollado, se realizó una comparación de tres Controladores de trayectoria populares para vehículos autónomos: Pure Pursuit, the Method de Stanley y un controlador predictivo basado en modelos no lineales (NLMPC) para una trayectoria de aproximación a Lemniscata. Los controladores fueron analizados. basado en la integral del error al cuadrado, la variación total de la señal de control y el tiempo cálculo necesario. Los resultados mostraron que el mejor controlador es el NLMPC, en relación con el error de salida y el esfuerzo de control, pero esto es lo que requiere mayor tiempo de cálculo de la señal de control. El controlador de persecución Pure demostró ser mejor que el controlador del Método Stanley para la situación simulada en este trabajo
Keywords: Veículos elétricos autônomos
Geometria de Ackermann
Controle de trajetória
Pure Pursuit
Método de Stanley
Controlador preditivo não linear baseado em modelo
Autonomous electric vehicles
Ackermann geometry
Control of trajectory
Stanley's method
Based Nonlinear Predictive Controller in model
Vehículos eléctricos autónomos
Geometría de ackermann
Control de trayectoria
Pura búsqueda
El método de Stanley
Controlador predictivo no lineal basado en modelo
???metadata.dc.subject.cnpq???: Controle e Automação
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/32387
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