Optimierungsbasierte Trajektorienplanung und robuste Trajektorienfolgeregelung für hochautomatisierte Fahrzeuge

Miralem Saljanin entwickelt ein neuartiges Regelungskonzept für die automatisierte Fahrzeugführung. Im Mittelpunkt stehen eine prädiktive Trajektorienplanung sowie eine robuste Trajektorienfolgeregelung. Aufgrund des sicherheitskritischen Einsatzes hochautomatisierter Systeme hat die Robustheit dabei höchste Priorität. Für die Planung setzt er eine modellprädiktive Regelung ein, die Zustands- und Stellgrößenbeschränkungen explizit berücksichtigt. Zusätzlich fließen fahrdynamische Restriktionen zur Sicherstellung des linearen Betriebsbereichs des Reifens ein. Die nichtlinearen Fahrzeuggleichungen werden zyklisch linearisiert und das resultierende quadratische Optimierungsproblem effizient gelöst. Für die robuste Längs- und Querregelung nutzt der Autor einen Mixed-Sensitivity-Ansatz, der Modellunsicherheiten explizit berücksichtigt: Für die Längsdynamik kommt eine H∞-Synthese, für die Querdynamik eine μ-Synthese zum Einsatz. Die Evaluation in verschiedenen Szenarien zeigt die Einhaltung aller Beschränkungen, geringe Trajektorienfehler und robuste Performanz gegenüber den definierten Modellierungsunsicherheiten. Die praktische Umsetzung im Versuchsträger flexCAR belegt zudem die Anwendbarkeit.