Optimisation of trajectory generation and closed-loop control for autonomous vehicles

Abstract

[ES] El proyecto se basa en el estudio del problema de la generación de trayectoria y control lateral sobre la misma, considerando un modelo de bicicleta para un vehículo autónomo. Este modelo es válido para bajas velocidades, por lo que es adecuado para maniobras de baja velocidad como el aparcamiento. Se estudian las limitaciones físicas impuestas por las restricciones de seguridad, así como los límites de los actuadores. La trayectoria en bucle abierto se obtiene a partir de la solución de un programa cuadrático en el que las restricciones se codifican mediante restricciones lineales. El control en bucle cerrado que garantiza el seguimiento de dicha trayectoria se obtiene utilizando dos estrategias: Control PID y una retroalimentación de estado. A lo largo del trabajo se realizan estudios numéricos basados en simulaciones.

[EN] The project is based on the study of the problem of trajectory generation and lateral control, considering a bicycle model for an autonomous vehicle. This model is valid for low speeds, making it suitable for low-speed manoeuvres such as parking. The physical limitations imposed by safety constraints are studied, as well as the limits of the actuators. The open-loop trajectory is obtained from the solution of a quadratic program in which the constraints are encoded by linear constraints. The closed-loop control that guarantees the tracking of the trajectory is obtained using two strategies: PID control and a state feedback. Numerical studies based on simulations are carried out throughout the paper.

[CA] El projecte es basa en l'estudi del problema de la generació de trajectòria i control lateral sobre la mateixa, considerant un model de bicicleta per a un vehicle autònom. Este model és vàlid per a baixes velocitats, per la qual cosa és adequat per a maniobres de baixa velocitat com l'aparcament. S'estudien les limitacions físiques imposades per les restriccions de seguretat, així com els límits dels actuadors. La trajectòria en bucle obert s'obté a partir de la solució d'un programa quadràtic en què les restriccions es codifiquen per mitjà de restriccions lineals. El control en bucle tancat que garantix el seguiment de la dita trajectòria s'obté utilitzant dos estratègies: Control PID i una retroalimentació d'estat. Al llarg del treball es realitzen estudis numèrics basats en simulacions