Dynamics and parameter identification of a tractor semitrailer-driver closed-loop system using the simulated annealing optimization approach

Chen, Jian Hua (2007). Dynamics and parameter identification of a tractor semitrailer-driver closed-loop system using the simulated annealing optimization approach. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Identifying the dynamics and parameters for an articulated heavy vehicle/driver (tractor semi-trailer/driver) system was the main objective of this thesis. The dynamic behaviour of the vehicle system was studied by setting up a closed-loop control model of a tractor semi-trailer/driver system that included a three-degree-of-freedom (3-DOF) tractor semi-trailer lateral dynamic model and a driver steering model. The tractor semi-trailer's lateral displacement, lateral velocity, yaw velocity and yaw angle were viewed as the state vector of the 3-DOF tractor semi-trailer lateral dynamic model. It was assumed that the driver-steering control model would respond to the state vector following a time delay. The inherent driver-steering parameters to be identified were the state vector's coefficients, here defined as an optimal control vector. The Simulated Annealing (SA) method was used to search this control vector, because the problem of searching optimal control vectors does not fall under classical control theory. When step lateral displacement was introduced, optimal control simulations were performed on the tractor semi-trailer vehicle using its own optimal control vector; this was searched using the SA method. The responses of the tractor semi-trailer vehicle illustrate its dynamic characteristics: these can be used to enhance the driver's steering performance. Other simulations were also conducted in order to discover optimal steering methods and the tractor semi-trailer's dynamic responses to various velocities, various loads and various human-reaction time delays. Somne crucial control parameters were obtained by comparing the responses made by two different types of tractor semi-trailer vehicles. Lastly, a preview driver model derived from the complex driver model was used to search safe preview distance.

Résumé traduit

L'identification des paramètres et la dynamique du système camion lourd articulé/conducteur (camion semi-remorque) est l'objectif principal de ce mémoire. Un modèle de commande en boucle fermée est établi, comprenant les trois degrés de liberté (3 DDL) du modèle dynamique latéral du camion semi-remorque et le modèle de conducteur. Le modèle de conducteur contrôle l'angle de braquage en fonction des variables d'état et d'un temps de réaction prescrit. Les paramètres du conducteur à identifier sont les gains du vecteur d'état, qui sont définis comme vecteur optimal de commande. La méthode de Recuit Simulé (RS) est employée pour déterminer ce vecteur de commande. Les simulations ont été réalisées avec une perturbation initiale de positionnement latéral du camion semi-remorque. Les réponses du camion semiremorque illustrent ses caractéristiques dynamiques qui peuvent être employées pour améliorer la conduite du véhicule lourd. Enfin, un modèle de conducteur simplifié, dérivé du modèle complexe de conducteur, est employé pour déterminer la distance de visibilité sécuritaire. Les contributions de cette recherche consistent à proposer un nouveau système de contrôle en boucle fermée pour la dynamique des véhicules articulés et à identifier les paramètres d'un modèle de conducteur par une méthode d'optimisation sous le nom de Recuit Simulé.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis submitted to l'École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the master's degree in mechanical engineering M.Eng.". Bibliogr. : f. ([92]-96).
Mots-clés libres:	Articule, Camion, Controle, Lateral, Lourd, Methode, Optimal, Recuit, Simulation, Simule, Vehicule
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Liu, Zhaoheng
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	07 avr. 2011 14:00
Dernière modification:	06 déc. 2016 22:43
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/566

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