Estabilidad de cuerda en pelotones de vehículos utilizando control proporcional-integrativo
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Date
2022
Authors
Journal Title
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Program
DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA. MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA (MS)
Campus
Casa Central Valparaíso
Abstract
Description
La incursión de las tecnologías actuales en sistemas de trasporte inteligente promete reinventar la forma de transporte hacia sofisticadas estrategias colaborativas mucho más eficientes y seguras. En particular, una alternativa sobresaliente para mejorar la eficiencia
de transporte en carreteras es la implementación de esquemas de pelotón de vehículos (platooning). Un pelotón de vehículos consiste en un conjunto de vehículos autónomos (o agentes) que coordinadamente se desplazan en una misma dirección a una velocidad crucero, en una formación donde cada vehículo mantiene una distancia determinada respecto a su predecesor directo.
Dentro de los desafíos asociados a este esquema se encuentra el control de velocidad y posición de cada vehículo, tomando en consideración mediciones del estado de otros agentes
en el pelotón. En particular, una propiedad de interés es la estabilidad de cuerda de un pelotón, la cual garantiza que los errores de seguimiento de los agentes, ya sean debidos a las condiciones iniciales o a perturbaciones incidentes, no se amplifiquen al transmitirse hacia atrás en la cadena. Si esta propiedad no se cumple entonces existirá una degradación en el desempeño de control de los últimos vehículos de la cadena, lo que aumenta la probabilidad
de colisiones e impide la escalabilidad segura del esquema.
El objetivo de este trabajo de tesis consiste en estudiar la propiedad de estabilidad de cuerda de pelotones homogéneos compuestos por vehículos modelados por integradores simple, con política de espaciado dependiente de la velocidad y seguimiento del predecesor
directo, cuando el control local de los vehículos se realiza mediante controladores proporcional-integrativo (PI). Para ello, se explora mediante métodos numéricos y teóricos las condiciones en los parámetros de diseño del pelotón, estos son, las constantes del controlador y la política de espaciado, que permitan obtener un pelotón estable en cuerda. Esta tesis presenta las expresiones analíticas necesarias y suficientes para garantizar la estabilidad
de cuerda de pelotones en dominios de tiempo continuo y tiempo discreto.
Los resultados teóricos para ambos marcos de trabajo son corroborados a través de simulaciones y casos de estudio. Más precisamente, se determinan compromisos entre las variables de diseño del controlador y la política de espaciado para asegurar estabilidad de cuerda, y las implicancias de estos resultados son analizadas para ambos casos.
