独立4WD4WS自律走行車「Nigel」の機械設計と堅牢なシミュレーション-実環境間制御

Conceptos Básicos

本研究では、独立4WD4WS構造を持つ自律走行車「Nigel」の機械設計、動力学モデリング、パラメータ同定、および頑健な安定化・追従制御を提案する。シミュレーションと実環境での徹底的な実験検証を通じて、提案手法のシミュレーション-実環境間の確実な性能移転を実証する。

Resumen

本研究では、まず独立4WD4WS構造を持つ1:14スケールの自律走行車「Nigel」の機械設計アーキテクチャを紹介する。Nigelは冗長な駆動・操舵機構を備え、広範な操縦性能を発揮する。

次に、Nigelの非線形動力学モデルを導出し、線形化モデルを構築する。この線形化モデルは、実環境での不確かさを表現するためのポリトープ表現に変換される。

提案する頑健制御フレームワークでは、H2-H∞最適制御合成を用いて、状態フィードバック制御器を設計する。この制御器は、ポリトープ表現の不確かさに対して安定性と性能を保証する。

シミュレーションと実環境での徹底的な実験検証を通じて、提案手法の有効性を実証する。直線走行、レーンチェンジ、スキッドパッド、フィッシュフック、スラローム、8の字走行などの標準的な走行試験を行い、提案手法が開ループ制御や非頑健な閉ループ制御に比べて優れた性能を発揮することを示す。特に、シミュレーションと実環境の性能差が小さく、提案手法がシミュレーション-実環境間の確実な性能移転を実現できることを確認した。

Estadísticas

車両質量m = 2.68 kg
ヨー慣性モーメントIz = 0.01944 kg·m^2
前後重心位置lf = 0.06226 m、lr = 0.07929 m
タイヤ剛性Ci = 22.4768 N/rad
公称摩擦係数μ = 0.4

Citas

なし

Ideas clave extraídas de

Nigel -- Mechatronic Design and Robust Sim2Real Control of an Over-Actuated Autonomous Vehicle

by Chinmay Vila... a las arxiv.org 03-28-2024

https://arxiv.org/pdf/2401.11542.pdf

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