طراحی سیستم کنترلی هوشمند برای رفتار تعقیب خودرو با توجه به رفتار لحظه ای راننده خودرو

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد پردیس، دانشگاه آزاد اسلامی

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

4 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

5 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

با توجه به افزایش درخواست سفر در سیستم حمل و نقل و افزایش تردد وسایل نقلیه، امروزه برای افزایش ایمنی، کاهش تصادف و هزینه­های مالی، وسایل نقلیه رو به هوشمند شدن پیش می­روند. در این راستا اکثر خودروهای امروزی مجهز به سیستم­های مختلف کنترل ایمنی و هدایت خودرو تولید می­شوند. یکی از اشکالات عمده این سیستم‌های کنترلی آن است که این سیستم­ها بصورت روشن-خاموش عمل می­کنند. در این صورت هدایت خودرو یا در اختیار راننده است و یا در اختیار سیستم کنترلی است. در این مقاله به ارائه سیستم کنترلی هوشمندی برای رفتار تعقیب خودرو پرداخته می‌شود که علاوه بر تامین آزادی عمل راننده و به عبارت دیگر تامین لذت رانندگی، تامین کننده امنیت خودرو و اجتناب از شرایط غیر ایمن و پرهیز از ناپایداری کلی خودرو باشد. این سیستم کنترلی مبتنی بر سیستم پیش­بین فازی طراحی شده است. نتایج شبیه­سازی سیستم کنترلی به همراه راننده انسانی نشان می­دهد که سیستم کنترلی طراحی شده توانسته است تا فاصله نسبی ایمن بین دو خودرو را حفظ کند و با تنظیم و ایجاد شرایط ایمن، لذت سرنشینان خودرو تعقیب­گر در حضور آزادی عمل نسبی راننده در حرکت خودرو را نیز حفظ کند.

کلیدواژه‌ها


[1]  Andreasson, X., and Ma, I., “Behavior Measurement, Analysis, and Regime Classification in Car Following”, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 8, No. 1, pp. 144–155, (2007).

 

[2]  Lieu, H., “A Roadmap for the Research, Development, and Deployment of Traffic Estimation and Prediction Systems for Real–time and Offline Applications (TrEPS, TrEPS–P)”, Federal Highway Administration, USDOT: 35, (2003).

 

[3]  Zhang, H. M., and Kim, T., “A Car-Following Theory for Multiphase Vehicular Traffic Flow”, Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 39, No. 5, pp. 385–399, (2005).

 

[4]  Khodayari, A., Ghaffari, A., Kazemi, R., and Braunstingl, R., “A Modified Car-following Model Based on a Neural Network Model of the Human Driver Effects”, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part A -Systems and Humans (ISI), Vol. 99, pp. 1440-1449, (2012).

 

[5]  Baskar, L. D., De Schutter, B., and Hellendoorn, H., “Model Based Predictive Traffic Control for Intelligent Vehicles: Dynamic Speed Limits and Dynamic Lane Allocation”, IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Eindhoven University of Technology, pp.174-179, (2008).

 

[6]    خدایاری، علیرضا، "طراحی سیستم کنترل هوشمند تعقیب خودرو مبتنی بر تأخیر لحظه­ای رفتار راننده و خودرو"، رساله دکتری، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی مکانیک، تابستان (1391).

 

[7]  Maciejowski, J. M., “Predictive Control with Constraints”, Prentice Hall, Harlow, England, (2002).

 

[8]   Camacho, E.F., and Bordons, C., “Model Predictive Control”, Springer, London, (2004).

 

[9]  Ma, X., and Andreasson, I., “Driver Reaction Time Estimation from Real Car Following Data and Application in GM-Type Model Evaluation”, The 85th Transportation Research Board Annual Meeting, Washington D.C., (2006).

 

[10]  Khodayari, A., Ghaffari, A., Kazemi, R., and Manavizadeh, N., “ANFIS Based Modeling and Prediction Car Following Behavior in Real Traffic Flow Based on Instantaneous Reaction Delay”, 13th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems, Portugal, pp. 599-604, (2010).

 

[11]  Khodayari, A., Ghaffari, A., Kazemi, R., and Braunstingl, R., “Modify Car Following Model by Human Effects Based on Locally Linear Neuro Fuzzy”, 2011 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV 2011), Germany, Baden-Baden, pp. 661-666, (2011).

 

[12]            خدایاری، علیرضا.، غفاری، علی.، کاظمی، رضا.، "طراحی یک سیستم فازی عصبی تطبیقی مبتنی بر ایده تأخیر لحظه­ای راننده و خودرو برای تخمین و پیش­بینی فرآیند تعقیب خودرو در جریان ترافیک"، هجدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، دانشگاه صنعتی اصفهان، (1389).

 

[13]  Petrov, M., Ahmed, S., Ichtev, A., and Taneva, A., “Fuzzy–Neural Model Predictive Control of Multivariable Processes”, Advanced Model Predictive Control, Publisher: in Tech, www.intechopen.com, (2011).

 

[14]  Pipes, L. A., “An Operational Analysis of Traffic Dynamics”, Journal of Applied Physics, Vol. 24, No. 3, pp. 274-281, (1953).

 

[15]  Ghaffari, A., Khodayari, A., Nouri, M., Salehinia, S., and Alimardani, F., “Model Predictive Control System Design for Car-following Behavior in Real Traffic Flow”, IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety, Turkey, Istanbul, pp.87-92, (2012).

 

[16]  US Department of Transportation, “NGSIM – Next Generation Simulation,” http://www.ngsim.fhwa.dot.gov, (2009).

 

[17]  Federal Highway Administration website, Lankershim Boulevard Dataset: http://www.fhwa.dot.gov/publications/research/operations/07029/index.cfm, (2009).

 

[18]  Thiemann, C., Treiber, M., and Kesting, A., “Estimating Acceleration and Lane-changing Dynamics Based on NGSIM Trajectory Data”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Vol. 2088, pp. 90-101, (2008).

 

[19]  Ghaffari, A., Khodayari, A., Alimardani, F., and Sadati, H., “ANFIS Based Modeling for Overtaking Maneuver Trajectory in Motorcycles and Autos”, IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering (ICCSCE 2011), Malaysia, Penang, pp. 68–73, (2011).

[20]  Palumbo, G., and  Pennisi, S., “Feedback Amplifiers-Theory and Design”, Springer, New York, (2003).

 

[21]           Ogata, K., “Modern Control Engineering”, Prentice Hall, USA, (2010).