Sviluppo di un Adaptive Model Predictive Control al fine di garantire la sicurezza del platooning nei veicoli elettrici a batteria

Abstract

Al giorno d’oggi, il continuo miglioramento delle tecnologie dei sistemi di trasporto offre diverse opportunità che vengono sfruttate per il miglioramento della sicurezza e del comfort nei veicoli passeggeri. Ad esempio, l’Adaptive Cruise Control (ACC) potrebbe garantire fluidità del flusso del traffico e prevenzione delle collisioni. Inoltre, la comunicazione Vehicle-to-Vehicle (V2V) può essere sfruttata nel modello di inseguimento del veicolo predecessore per ottenere ulteriori miglioramenti in termini di sicurezza e comfort, garantendo una risposta rapida agli eventi critici. In questo lavoro, in primo luogo viene sviluppato un Adaptive Model Predictive Control per la gestione dello scenario Cooperative ACC di due veicoli; in una seconda fase viene eseguita l’analisi della sicurezza durante una manovra di cut-in, estendendo a quattro il numero dei veicoli in flotta. L’efficacia della metodologia proposta è stata verificata in diversi scenari di guida, come diverse velocità di crociera, forti accelerazioni e decelerazioni aggressive. Inoltre, il controller è stato validato considerando vari profili di velocità del veicolo leader, incluso un ciclo di guida reale ottenuto utilizzando un software generatore di cicli di guida casuale. I risultati ottuneti mostrano che la strategia di controllo proposta è in grado di rispondere rapidamente a manovre impreviste e di evitare collisioni tra i veicoli della flotta, garantendo comunque una distanza minima di sicurezza negli scenari di guida considerati.

Obiettivo Tesi

Sviluppo di un controllore MPC tale da implementare su un veicolo elettrico, in situazioni di guida realistiche, il Cooperative Adaptive Cruise Control, garantendo la sicurezza dei passeggeri.

Metodologia di ricerca

In una prima fase dell’attività è stata svolta un’analisi bibliografica sul Model Predictive Control e le tecnologie ADAS per studiarne lo stato dell’arte. In seguito, è stato sviluppato il modello di un veicolo elettrico completo su MATLAB/Simulink. Infine, è stato definito il design del controller MPC su MATLAB/Simulink per guidare un veicolo autonomo equipaggiato con Cooperative Adaptive Cruise Control ed è stata testata l’applicazione del modello ad una flotta di 4 veicoli considerando anche una manovra di cut-in.

Conclusioni

I risultati ottenuti hanno mostrato una buona capacità del controllore nell’implementare il CACC sui veicoli della flotta e nel garantire la sicurezza rispetto a manovre improvvise quali la manovra di cut-in.

Sviluppi futuri

Integrazione della dinamica laterale del veicolo per simulare situazioni di guida più complete e complesse