Modelli e controlli per veicoli autonomi = Models and controls for autonomous vehicles

Modelli e controlli per veicoli autonomi La necessità di ridurre l’errore umano, che risulta essere la causa del 93% degli incidenti stradali, ha portato in questi ultimi anni le case automobilistiche ad implementare sempre più sofisticati sistemi di assistenza alla guida, quali adaptive cruise control, lane keeping system, autonomous parking, fino ad arrivare ai primi prototipi di veicoli completamente autonomi. Tutto ciò sta portando ad una nuova concezione del trasporto su strada, in grado di conciliare alti standard di sicurezza con un incremento della qualità percepita, associata alla riduzione dei tempi di percorrenza e alle nuove opportunità offerte dalla riduzione dell’intervento umano nella guida del veicolo. Questa tesi si prefigge come obiettivo lo studio e simulazione del comportamento dinamico del veicolo avvalendosi di diversi modelli con grado di complessità crescente. Questo primo passo è risultato fondamentale per poter introdurre nei vari sistemi di controllo il modello di veicolo più consono alla soluzione progettuale. Segue poi la modellazione e l’analisi di stabilità di un veicolo secondo le ipotesi del modello a bicicletta con pneumatici linearizzi. Si è disaccoppiata la dinamica longitudinale da quella laterale per ricavare un modello usato per il controllo di traiettoria. L’esigenza di definire un sistema più complesso, che tenga conto anche dell’effettiva dinamica longitudinale ha portato alla realizzazione di un secondo modello a tre gradi di libertà adatto a sistemi di controllo ACC. Infine è stato realizzato un modello di veicolo non lineare (impiegando modelli di pneumatico secondo la formulazione di Pacejka) che potesse definire bene il comportamento dello stesso in condizioni più spinte, quali ad esempio il sovrasterzo di potenza che è stato studiato con prove specifiche. Prima di agire sulla parte di controllo ci si è concentrati sulla definizione di traiettorie realistiche da adottare come riferimento per il controllo direzionale del veicolo autonomo. A tal fine si sono condotte analisi relative al comfort percepito (UNI ISO 2631) e alla sicurezza in relazione alla progettazione delle strade (secondo Decreto del Presidente C.N.NR n.13465 del 1995). L’ultimo capitolo si conclude con l’analisi, confronto ed implementazione dei vari modelli di inseguimento di traiettoria secondo le tecniche Pure Pursuit, Stanley Method e Hybrid. Inoltre, si sono analizzate diverse metodologie di controllo atte al mantenimento della distanza di sicurezza e della velocità imposte dal guidatore, al cambio e mantenimento di corsia, e al superamento di ostacoli avvalendosi di toolbox disponibili in Matlab/ Simulink.