This paper describes the development of a nonlinear observer for four wheel steer (4WS) vehicle. An observer is designed to estimate the vehicle variables difficult to measure directly. A brake yaw motion controller (BYMC), which uses a PID control method, is also proposed for controlling the brake pressure of the rear and inner wheels to enhance lateral stability. It induces the yaw rate to track the reference yaw rate, and it reduces a slip angle on a slippery road. The braking and steering performances of the anti-lock brake system (ABS) and BYMC are evaluated for various driving conditions, including straight, J-turn, and sinusoidal maneuvers. The simulation results show that developed ABS reduces the stopping distance and increases the longitudinal stability. The observer estimates velocity, slip angle, and yaw rate of 4WS vehicle very well. The results also reveal that the BYMC improves vehicle lateral stability and controllability when various steering inputs are applied.
In a previous study, a technique for measuring wind speed and direction by using a roll-rotating three-axis ultrasonic anemometer was proposed and verified by wind tunnel tests. In the tests, instead of a roll sensor, roll angle was trimmed to make no up flow in the transformed wind speeds. Verification was done in point of the residual error of the rotation effect treatment. In this study, roll angle was measured from the roll motor encoder and the transformed wind speed and direction on the test section axis were compared with the ones provided to the test section. As a result, up to yaw $20^{\circ}$ at a wind speed of 12 m/sec or over, the RMS error of wind speed was within the double of the ultrasonic anemometer error. But at yaw $30^{\circ}$, it was over the double of the ultrasonic anemometer error. Regardless of wind speed, at yaw $20^{\circ}$ and $30^{\circ}$, the direction error was within the double of the ultrasonic anemometer error. But at yaw $10^{\circ}$ or less, it was within the error of the ultrasonic anemometer itself. This is a very favorable characteristic to be used for wind turbine yaw control.
The VDC(Vehicle Dynamic Control) is a control system whose target is to improve stability of a vehicle under lateral motion. A lateral vehicle motion, especially on a slippery road, can lead to a hazardous situation, and the situation can even worsen by the driver`s inappropriate response. In this paper, two VDC systems, a fuzzy-based controller and an LQR-based controller have been developed. The controllers take as input the yaw rate and the sideslip angle of either body or rear wheel, and they yield the direct yaw moment signal by which the vehicle can gain stability during cornering. Simulations have been conducted to evaluate the performance of the control system. The results indicated that the controllers can successfully improve vehicle stability under potentially dangerous driving conditions.
본 논문에서는 시간에 따라 종방향 속도가 변하는 무인 수중 잠수정의 경로 추적 제어기 설계 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 경로 추적 제어기는 운동학적 제어기와 동역학적 제어기로 구성된다. 운동학적 제어기는 무인 수중 잠수정이 시간에 따라 속도가 변하는 기준 경로를 따라 가기 위해 종방향 속도와 yaw 각속도를 계산하고, 계산된 값이 동역학적 제어기의 기준 입력 값이 된다. 즉, 동역학적 제어기는 추진력과 회전력을 제어하여 무인 수중 잠수정의 종방향 속도와 yaw 각속도가 운동학적 제어기에서 계산한 값과 일치하도록 설계한다. 이 때 사용한 동역학적 제어기는 무인 잠수정의 옆 미끄럼 속도를 외란으로 가정하고, 종방향 속도와 yaw 각속도를 슬라이딩 모드 제어 기법을 이용하여 설계한다. 한편 설계된 제어기의 안정도 판별을 위해 Lyapunov 방법을 이용하여 제어기의 안정성을 보인다. 마지막으로, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 설계된 제어기의 성능을 검증한다.
Conventionally, 2WS is used for vehicle steering, which can only steering front wheel. In case of trying to high speed lane change or cornering through this kind of vehicle equipped 2WS, it may occur much of Yaw moment. On the other hand, 4WS makes decreasing of Yawing Moment, outstandingly, so it is possible to support vehicle movement stable. And conventional ABS and TCS can only possible to control the longitudinal movement of braking equipment and drive which can only available to control of longitudinal direction. There after new braking system ESP was developed, which controls both of longitudinal and lateral, with adding of the function of controlling Active Yaw Moment. On this paper, we show about not only designing of improved braking and steering system through establishing of the integrated control system design of 4WS and ESP but also designing of the system contribute to precautious for advanced vehicle stability problem.
Two yaw motion control systems that improve a vehicle lateral stability are proposed in this study: a rear wheel steering yaw motion controller (SESP) and an enhanced rear wheel steering yaw motion controller (ESESP). A SESP controls the rear wheels, while an ESESP steers the rear wheels and front outer wheel to allow the yaw rate to track the reference yaw rate. A 15 degree-of-freedom vehicle model, simplified steering system model, and driver model are used to evaluate the proposed SESP and ESESP. A robust anti-lock braking system (ABS) controller is also designed and developed. The performance of the SESP and ESESP are evaluated under various road conditions and driving inputs. They reduce the slip angle when braking and steering inputs are applied simultaneously, thereby increasing the controllability and stability of the vehicle on slippery roads.
An Integrated Dynamics Control system with four wheel Steering (IDCS) is proposed and analysed in this study. It integrates and controls steer angle of front and rear wheel simultaneously to enhance lateral stability and steerability. An active front steer (AFS) system and an active rear steer (ARS) system are also developed to compare their performances. The systems are evaluated during brake maneuver and several road conditions are used to test the performances. The results showed that IDCS vehicle follows the reference yaw rate and reduces side slip angle very well. AFS and ARS vehicles track the reference yaw rate but they can not reduce side slip angle. On split-${\mu}$ road, IDCS controller forces the vehicle to go straight ahead but AFS and ARS vehicles show lateral deviation from centerline.
In this paper, we propose the nonlinear control based on singular perturbation theory for position tracking and yaw regulation of planar motor. Singular perturbation theory is characterized by the existence of slow and fast transients in the system dynamics. The proposed method consists of auxiliary control to decouple error dynamics. We develop model reduction with control input. Also, we derIve decoupled error dynamics with auxiliary input. The controller is designed in order to guarantee the desired position and yaw regulation without current feedback or estimation. Simulation results validate the effect of proposed method.
In this paper, a control algorithm for the improvement of yaw and velocity stability of electrical vehicle with two or four in-wheel motors is proposed. The vehicle is modeled with independently operative in-wheel motor wheels. Different frictions on the wheels are regarded as disturbances, which causes driving instability. In this situation the proposed algorithm enables stabilizing the yaw motion and velocity of vehicle simultaneously. The proposed PID controller is composed with two techniques, which enhance the disturbance reject and point tracking performances. One is nonlinear gain function and the other one is improved integral controller operating as time based weight function. Simulation is conducted to reveal its efficient performance.
This paper presents a lane-change collision avoidance control algorithm for autonomous vehicles that will be used in AHS(Automated Highway System). In the proposed control algorithm, nominal control inputs are generated by solving the inverse vehicle dynamic equations of motion for a lane-change maneuver. In addition, a corrective steering input from preview as well as DYC (Direct Yaw Moment Control) may be included to reduce unpredictable errors and to insure yaw directional stability, respectively. The performance of the algorithm is evaluated with an ABS HILS system which consist of 17 DOF vehicle model and real ABS hardware parts. The HILS simulation results show that the proposed algorithm may be used for emergency lane-change maneuvers for autonomous vehicles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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