Χρήση προβλεπτικού ελεγκτή (NMPC) για τον έλεγχο κίνησης αυτόνομου οχήματος

Χατζοπούλου, Βαλερια-Γεωργία; Chatzopoulou, Valeria-Georgia

dc.contributor.author	Χατζοπούλου, Βαλερια-Γεωργία	el
dc.contributor.author	Chatzopoulou, Valeria-Georgia	en
dc.date.accessioned	2021-07-15T08:09:45Z
dc.date.available	2021-07-15T08:09:45Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53626
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21324
dc.rights	Default License
dc.subject	Αυτόνομα οχήματα	el
dc.subject	Προβλεπτικός ελεγκτής	el
dc.subject	Κριτήριο κόστους	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Ορίζοντας ελέγχου	el
dc.subject	Autonomous vehicles	en
dc.subject	MPC	en
dc.subject	Cost function	en
dc.subject	Optimization	en
dc.subject	Control horizon	en
dc.title	Χρήση προβλεπτικού ελεγκτή (NMPC) για τον έλεγχο κίνησης αυτόνομου οχήματος	el
dc.title	Νοn-Linear Model Predictive Controller (ΝMPC) for autonomous vehicles movement control	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μαθηματικά, Βελτιστοποίηση, Μηχανική, Αυτόνομα Οχήματα, Μηχανολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-07
heal.abstract	Η παρούσα Διπλωματική Εργασία αφορά στις τεχνολογίες και μεθόδους για τον έλεγχο της κίνησης των αυτόνομων οχημάτων. Η τεχνολογία για τα αυτόνομα οχήματα εξελίσσεται ραγδαία τις τελευταίες δεκαετίες, παράλληλα με ένα σύνολο επιστημών και τεχνολογιών, όπως είναι οι αισθητήρες, οι αυτόνομες μετρητικές διατάξεις, και τα δίκτυα μετάδοσης δεδομένων. Το πρόβλημα ελέγχου της κίνησής τους με γνώμονα το περιβάλλον τους, συνιστά ένα αμιγές πρόβλημα αυτομάτου ελέγχου. Ο αυτόματος έλεγχος έχει αρκετές δεκαετίες ανάπτυξης και εφαρμογών. Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται εκκινούν από τα κλασικά Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου (ΣΑΕ), εκτεινόμενες στις σύγχρονες τεχνικές ελέγχου, με περιγραφή στον χώρο κατάστασης. Το πρόβλημα της κατευθυνόμενης κίνησης ενός οχήματος, απαιτεί τη δημιουργία ενός ακριβούς μαθηματικού μοντέλου των εξισώσεων του οχήματος, το οποίο καθορίζεται από ένα σύνολο σημαντικών παραμέτρων. Η επίλυση του κάνει χρήση των μοντέρνων τεχνικών ΣΑΕ με τεχνικές βελτιστοποίησης και προβλεπτικών ελεγκτών. Οι ελεγκτές τύπου Model Predictive Control, βασίζονται σε συναρτήσεις ελαχιστοποίησης κόστους και εφαρμόζονται τόσο σε γραμμικά όσο και σε μη γραμμικά προβλήματα. Στα πλαίσια της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας, περιγράφεται ένα αναλυτικό μαθηματικό μοντέλο στο χώρο κατάστασης για το όχημα, συνδυάζοντας ένα μη γραμμικό ελεγκτή πρόβλεψης για την κίνηση του (NMPC). Η μοντελοποίηση, καθώς και οι αναλυτικοί αριθμητικοί υπολογισμοί κάνουν χρήση του περιβάλλοντος μαθηματικής επεξεργασίας Matlab®. Στα κεφάλαια της Διπλωματικής Εργασίας παρουσιάζεται η απαιτούμενη πληροφορία για την τοποθέτηση και τη μαθηματική επίλυση του προβλήματος κίνησης. Αναλυτικότερα, στο Κεφάλαιο 1 γίνεται η εισαγωγή στο πρόβλημα κίνησης των οχημάτων με δυνατότητες αυτόνομης οδήγησης. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται οι τεχνολογίες των μετρητικών διατάξεων για τον εντοπισμό του οχήματος στο χώρο – χρόνο καθώς και οι μαθηματικές τεχνικές για την εφαρμογή του απαιτούμενου ελέγχου. Το Κεφάλαιο 3 παρουσιάζει το αναλυτικό μοντέλο μαθηματικής περιγραφής του οχήματος, καθώς και τη μοντελοποίηση του στο μαθηματικό περιβάλλον προσομοίωσης Matlab®. Επίσης, αναλύεται ο τρόπος λειτουργίας του MPC. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων από καθορισμένες τροχιές μελέτης που αφορούν την παρακολούθηση τροχιάς και την αποφυγή εμποδίων, καθώς και την αναλυτική παραγωγή των σημάτων ελέγχου του μοντέλου του οχήματος. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον καθορισμό των ειδικών χαρακτηριστικών του MPC – ελεγκτή που αφορά στον καθορισμό των οριζόντων δράσης (Prediction) και ελέγχου (Control). Τέλος, στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από τη μελέτη και την εφαρμογή της τεχνικής ελέγχου του οχήματος με χρήση του MPC – ελεγκτή. Παρουσιάζονται τα ανοικτά ερευνητικά θέματα καθώς και η μελλοντική επίδραση της εξέλιξης των τεχνολογιών. Αυτό που γίνεται εμφανές από τη μελέτη είναι ότι το πρόβλημα της πλοήγησης ενός οχήματος αποτελεί ένα σύνθετο πρόβλημα, το οποίο αποτελεί αντικείμενο σημαντικής έρευνας σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας και των επιστημών.	el
heal.advisorName	Κουλοχέρης, Δημήτριος	el
heal.advisorName	Στεφανέας, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Χρυσαφίνος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Στεφανέας, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Χρυσαφίνος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Οχημάτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	144 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false