서지주요정보
Overtaking path planning and tracking control of autonomous vehicles using optimal control method = 최적 제어 기법 기반 자율주행 차량의 추월 경로 계획 및 추종 제어 기술 개발
서명 / 저자 Overtaking path planning and tracking control of autonomous vehicles using optimal control method = 최적 제어 기법 기반 자율주행 차량의 추월 경로 계획 및 추종 제어 기술 개발 / Seungmin Jeon.
저자명 Jeon, Seungmin ; 전승민
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
Online Access 원문보기 원문인쇄

소장정보

등록번호

8035757

소장위치/청구기호

학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

MGT 20011

휴대폰 전송

도서상태

이용가능

대출가능

반납예정일

리뷰정보

초록정보

The overtaking path planning and tracking control algorithm that improves driving efficiency by passing slower preceding vehicle is essential for popularization and advancement of autonomous vehicles. The overtaking maneuver brings high risk due to relative velocity and complex interactions among vehicles. Furthermore, the complexity of technology increases for better ride quality of passengers. This thesis presents a hierarchical overtaking system using optimal methods combined with Model Predictive Control (MPC) based path planner and the Linear Quadratic Gaussian (LQG) based path tracking controller. The proposed overtaking algorithm considers interaction among vehicles and guarantees safety, efficiency, and ride comfort. Using the hierarchical structure, the algorithm utilizes the advantages of each method to plan the optimal overtaking path and ensure the stability and real-time performance of the path tracking. The cost function and constraints of the MPC are formulated in order to design each states systematically based on the conditional state machine. Furthermore, the stochastic MPC with chance constraint considers the uncertainty of prediction, thereby planning the safe optimal overtaking path with high efficiency and ride comfort. In addition, the Augmented LQG controller which considers the curvature disturbance is proposed to improve the path tracking performance. In this thesis, the performance of the proposed overtaking path planning algorithm is verified through statistical evaluation in traffic simulations for various scenarios. Finally, the controller is implemented in an autonomous vehicle for driving experiments in real-time.

속도가 느린 선행 차량을 앞지르며 주행 효율을 향상하는 추월 경로 계획 및 추종 기술은 자율주행 대중화와 고도화를 위해 필수적이다. 이때 추월 주행은 차량 간 속도 차이와 복합적인 상호작용으로 인해 높은 위험성을 가지며, 탑승자의 승차감까지 더불어 고려한다면 기술의 어려움은 더욱 증가하게 된다. 이에 본 연구는 최적 제어 기반 계층적 구조의 모델 예측 제어 기반 경로 계획과 선형 이차 가우시안 기반 경로 추종 제어기를 설계하며, 차량 간 상호작용을 고려한 안전, 효율, 승차감이 보장된 추월 경로 계획 및 추종 자율주행 기술을 제안한다. 계층적 구조를 통해 각각의 기법들의 장점들을 활용하여, 최적 추월 경로를 계획하고 경로 추종의 안정성과 실시간성을 보장하였다. 더불어 복잡한 주행 상황에서 체계적인 판단을 통해 목표 지점을 선정하는 조건 상태 기계를 통해 각 단계에 알맞은 비용 함수와 제한 조건을 설정하였다. 그리고 확률 제한 조건을 통해 예측의 불확실성을 고려하여 안전을 보장하며, 동시에 높은 효율과 승차감의 최적 추월 경로를 생성하였다. 더불어 곡률 외란을 고려한 증강 선형 이차 가우시안 제어기를 제안하여 경로 추종 성능을 향상하였다. 본 연구는 제안한 추월 주행 경로 계획 알고리즘의 성능을 다양한 교통 시나리오에서 통계적 평가를 통해 성능의 우수성을 검증하였으며, 실제 차량 실험을 통하여 제어기의 추종 성능을 평가하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MGT 20011
형태사항 v, 63 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 전승민
지도교수의 영문표기 : Dongsuk Kum
지도교수의 한글표기 : 금동석
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 조천식녹색교통대학원,
서지주기 References : p. 57-61
주제 autonomous vehicle
overtaking
path planning
path tracking
optimal control
model predictive control
linear quadratic Gaussian
자율주행 자동차
추월 주행
경로 계획
경로 추종
최적 제어
모델 예측 제어
선형 이차 가우시안
QR CODE qr code