Otonom Bir Otomobil İçin Hız Kontrolörü Tasarımı Ve Uygulaması

Abstract

Otonom araçlar, bulunduğu noktadan hedef olarak girilen koordinatlara herhangi bir insan müdahalesi olmaksızın yönüne ve hızına kendisi karar vererek giden sistemlerdir. Bu tez çalışmasında otonom bir otomobil için hız kontrolörü tasarlanmış, tasarlanan kontrolcüler hem simülasyon ortamında hem de gerçek sistemde denenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Tasarlanan hız kontrolörün temel amacı, aracın her türlü yol koşulunda verilen referans hızı takip etmesidir. Yol eğiminin pozitif olduğu durumlarda yani çıkışlı bir yolda, tasarlanan hız kontrolördeki ivmelenme sistemi, negatif olduğu durumlarda yani inişli bir yolda ise frenleme sistemi belirli bir histerisis aralığında devreye girmektedir. Tez kapsamında öncelikle otonom araç projesi için tasarlanan sistemin genel yapısı incelenmiştir. Araca hız kontrolörü tasarlayabilmek için araç üzerinde bulunan haberleşme hattına bağlanılmış, bu hat üzerinde yayınlanan mesajlar yardımıyla anlık hız, ivme, gaz pedalı basış oranı, motor torku gibi bilgiler okunmuştur. Daha sonra aracın ivmelenme ve frenleme sistemi incelenmiş ve bu sistemlere müdahale edebilmek için gerekli olan mekatronik düzenekler ve elektronik devreler tasarlanmıştır. Aracın boyuna dinamik modeli çıkartıldıktan sonra hız kontrolörün tasarımı gerçekleştirilmiş ve alt kontrolörler belirlenmiştir. İvmelenme ve frenleme sistemini denetleyecek olan alt kontrolcülere ait katsayılar hesaplanmış ve hem benzetim ortamında hem de yol testleri ile iyileştirme işlemleri yapılmıştır.

Autonomous vehicles are the systems which go to the target coordinates given in the start point without human intervention and by self deciding to speed. In this thesis, a speed controller for autonomous system of an automobile is designed and this controller is examined both on simulations and real system and the results are compared. The main objective of the designed speed controller is to follow the reference speed given to the vehicle in all road conditions. If road slope is positive the acceleration system, if the road slope is negative braking system is activated in the range of an hysteresis. The thesis examines firstly the general structure of the designed system for autonomous vehicle project. Then, being able to design a speed controller connected to vehicle communication bus and with the help of the messages which are published on the bus obtained the data such as vehicle speed, acceleration, rate of depression of gas pedal, engine torque. After that, vehicle acceleration and braking system is examined and in order to interfere these systems mechatronic devices and electronic circuits are designed. After getting the longitudinal dynamic model of the vehicle the speed controller is designed and sub-controllers were realized.