This paper presents steering system requirements to ensure the stabilized lateral control of autonomous driving vehicles. The two main objectives of a lateral controller in autonomous vehicles are maintenance of vehicle stability and tracking of the desired path. Even if the desired steering angle is immediately determined by the upper level controller, the overall controller performance is greatly influenced by the specification of steering system actuators. Since one of the major inescapable traits that affects controller performance is the time delay of the steering actuator, our work is mainly focused on finding adequate parameters of high level control algorithm to compensate these response characteristics and guarantee vehicle stability. Actual vehicle steering angle response was obtained with Electric Power Steering (EPS) actuator test subject to various longitudinal velocity. Steering input and output response analysis was performed via MATLAB system identification toolbox. The use of system identification is advantageous since the transfer function of the system is conveniently obtained compared with methods that require actual mathematical modeling of the system. Simulation results of full vehicle model suggest that the obtained tuning parameter yields reduced oscillation and lateral error compared with other cases, thus enhancing path tracking performance.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.6
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pp.84-93
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2004
This study carries out the performance improvement and simplification of hydraulic modulator that plays an important role in vehicle stability control systems. The mathematical models for each component of a modulator, such as pump, wheel cylinder, check and solenoid valve, accumulator, damper are derived in detail. All the mathematical models are combined to form a modulator system and implemented through a computer program, which can be controlled by a user friendly GUI. To verity the simulation, comparison between simulation and experiments has been made. After the verification of the validity of the simulation, the effects of the design parameters of the modulator on the wheel cylinder pressure is investigated. The results show that the modulator without MPA has advantage in early time pressure rise rate, and it can be simplified.
This paper describes development of 4 Wheel Drive (4WD) Electric Vehicle (EV) based driving control algorithm for severe driving situation such as icy road or disturbance. The proposed control algorithm consists three parts : a supervisory controller, an upper-level controller and optimal torque vectoring controller. The supervisory controller determines desired dynamics with cornering stiffness estimator using recursive least square. The upper-level controller determines longitudinal force and yaw moment using sliding mode control. The yaw moment, particularly, is calculated by integration of a side-slip angle and yaw rate for the performance and robustness benefits. The optimal torque vectoring controller determines the optimal torques each wheel using control allocation method. The numerical simulation studies have been conducted to evaluated the proposed driving control algorithm. It has been shown from simulation studies that vehicle maneuverability and lateral stability performance can be significantly improved by the proposed driving controller in severe driving situations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.4
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pp.313-320
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2011
Multi-axle driving vehicles that are used in special environments require high driving performance, steering performance, and stability. Among these vehicles, 6WS/6WD vehicles with middle wheels have structural safety by distributing the load and reducing the pitch angle during rapid acceleration and braking. 6WS/6WD vehicles are favored for military use in off road operations because of their high maneuverability and mobility on extreme terrains and obstacles. 6WD vehicles that using in-wheel motor can generate the independent wheel torque without other mechanical parts. Conventional vehicles, however, cannot generate an opposite driving force at each side wheel. Using an independent steering and driving system, six-wheel vehicles can show better performance than conventional vehicles. Using of independent steering and driving system, the 6 wheel vehicle can improve a performance better than conventional vehicle. This vehicle enhances the maneuverability under low speed and the stability at high speed. This paper describes an independent 6WS/6WD vehicle, consists of three parts; Vehicle Model, Control Algorithm for 6WS/6WD and Simulation. First, vehicle model is application of TruckSim software for 6WS and 6WD. Second, control algorithm describes the optimum tire force distribution method in view of energy saving. Last is simulation and verification.
The objective of this study is to propose a lane changing and keeping method on a curved road for an automatic guidance of a vehicle. It is well known that the speed control of a vehicle in a curved road is essential in terms of vehicle stability and passenger safety because centrifugal force makes a vehicle to be on out of lane. And it is also natural to avoid the collision with other cars or obstructions with keeping the stability and drivability. The vehicle pose and the road curvature were calculated by geometrically fusing sensor data from camera image, tachometer and steering wheel encoder though the Perception Net in which not only the state variables, but also the corresponding uncer...
In this paper, a steering control system for the path tracking of autonomous vehicles is described. The steering control system consists of a path tracker and primitive driver. The path tracker generates the desired steering angle by using the look-ahead distance, vehicle heading, and a lateral offset. A method for applying an autonomous vehicle to path tracking is an advanced pure pursuit method that can reduce cutting corners, which is a weakness of the pure pursuit method. The steering controller controls the steering actuator to follow the desired steering angle. A servo motor is installed to control the steering handle, and it can transmit the steering force using a belt and pulley. We designed a steering controller that is applied to a proportional integral differential controller. However, because of a dead band, the path tracking performance and stability of autonomous vehicles are reduced. To overcome the dead band, a dead band compensator was developed. As a result of the compensator, the path tracking performance and stability are improved.
Yaw moment control algorithm for improving stability of a vehicle in cornering is presented in this paper. A change of the yaw moment according to an increment in brake ship at each wheel is examined and reflected in the control algorithm. This control algorithm computes the target yaw velocity as the vehicle motion desired by the driver for directional stability control in cornering and it makes the actual yaw velocity follow the target one. The yaw moment control was achieved by brake slip control and simple brake slip control logic was introduced in this paper.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.10
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pp.898-906
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2002
Antilock Brake System (ABS) is designed to prevent wheels from being locked-up under emergency braking of a vehicle. Therefore it improves directional stability of the vehicle, shortens stopping distance, and enhances maneuvering during braking, regardless of road conditions. Hardware In-the-Loop Simulation (HILS) is an effective tool for design Performance evaluation and test of vehicle subsystems such as ABS, active suspension, and steering systems. This paper describes a HILS model for ABS/ ASR(Acceleration Slip Regulation) system applications. A fourteen degrees-of-freedom vehicle dynamics model is simulated in an alpha-chip processor board. The proposed HILS system is tested with a basic ABS control algorithm. The design and implementation of HILS system for the ABS ECU(Electronic Control Unit) development of commercial vehicle are presented. The results show that the proposed HILS system can be used to test the performance, stability, and reliability of a vehicle under braking.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.8
no.4
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pp.130-140
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2000
In this paper the reference model following control(RMFC) scheme through the optimal control theory is investigated for the independent rear wheel steering(IRWS) vehicle. RMFC vehicle follows the dynamic performance of a virtual vehicle as a reference model deisgned in the controller. Linear vehicle model of two degres-of-freedom is used to derive control scheme which is applied to full vehicle for evaluating handling performances. And 4WS vehicle through RMFC is compared to the conventional 2WS vehicle and 4WS vehicle in the J-turn test. The RMFC logic is also extended to IRWS vehicle, IRWS with RMFC shows not only the excellent handling performance but salso some advantages in terms of the directional stability and responsiveness from the simulation results.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.16
no.3
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pp.240-249
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2013
This paper discusses the maneuvering control algorithm based on all-wheel independent driving and steering control techniques for special purpose 6WD/WS vehicles. The maneuvering control algorithms considering superior dynamic characteristics of high power in-wheel motors and independent steering system are designed to perform driving, steering, vehicle stability, and fault tolerant control. The maneuvering controller applies sliding and optimal control theories considering optimal torque distribution and friction circle related to the vertical tire force. The fault tolerant control algorithm is applied to obtain the similar maneuverability to that of the non-faulty vehicle. The simulations using the Matlab/Simulink dynamics model and experiments using HIL simulator mounting the real controllers with the designed control algorithms prove the improved performances in terms of vehicle stability and maneuverability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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