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Steering Controller for Intelligent Vehicle

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Publication date
2017-06-21
Defense date
2017-07-03
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In the last years, the development of autonomous vehicles has arisen a big interest in the big industry of the automotive sector. In addition to several car manufacturing companies, many electronics enterprises are trying to join the market, and a big deal of research is being done in this field. This thesis contributes to said research by developing a steering controller for an autonomous Unmaned Ground Vehicle (UGV). Due to system specifics, the proposed controller must adapt to the already sealed low-level control of the UGV and function externally to it. The proposed controller is tailored as a deadband compensator, set to overcome the steering motor's internal proportional-integral-derivative (PID)'s steady state error constrains, and prompt the vehicle to respond accurately to the received reference angle. This compensator is created as a C++ code and implemented through Robot Operating System (ROS) architecture. After the results from the experimental work have been analyzed, the outcome is that the compensator does bring benefit in terms of accurately following the reference steering angle. Qualitative results show that once the compensator is implemented, most of the desired angles are achieved, while only a few cause the system to oscillate. Quantitative results do not present such a favorable outcome, with an improvement of around 9%. This might be due to the result being measured as the mean absolute error instead of the steady state error.
En los últimos años, el desarrollo de vehículos autónomos ha generado un gran interés por parte de las grandes empresas del sector automotor. Además de varias compañías de fabricación de coches, muchas empresas de electrónica están intentando entrar al mercado, y se está realizando gran cantidad de investigación en este campo. Este trabajo contribuye a la investigación mediante el desarrollo de un controlador de dirección para un Vehículo Terrestre No Tripulado (UGV) autónomo. Debido a las particularidades del sistema, el controlador propuesto debe adaptarse al control de bajo nivel preestablecido del UGV, y funcionar externamente al mismo. El controlador propuesto se diseña como un compensador de deadband (zona muerta o zona neutral), establecido para vencer las restricciones del controlador PID interno del motor, e instar al vehículo a responder con exactitud al ángulo de referencia recibido. El compensador es programado en C++ e implementado a través de arquitectura ROS. Tras analizar los resultados del trabajo experimental, se concluye que el compensador es beneficioso en cuanto a seguir la referencia del ángulo de dirección con exactitud. Los resultados cualitativos muestran que una vez implementado el compensador, la mayoría de los ángulos son alcanzados, y solo unos pocos provocan oscilaciones en el sistema. Los resultados cuantitativos no presentan un resultado tan favorable, con una mejora entorno al 9%. Esto puede ser debido al uso del error absoluto medio como métrica en lugar del error en estado estacionario.
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Keywords
Autonomous vehicles, Unmaned Ground Vehicle (UGV), Robot Operating System (ROS), Power steering
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