Riassunto analitico
La presente tesi si inserisce all'interno di un'attività di ricerca svolta presso laboratorio ARS Control del Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria (DISMI) riguardante lo sviluppo di un architettura di controllo veicoli in ambito "automotive".
L'obbiettivo della presente ricerca consiste nello sviluppo di un sistema di controllo per veicoli autonomi basato sula teoria delle "Control Barrier Function", metodologia di controllo di sistemi autonomi con un focus specifico sui requisiti di sicurezza, ritenuto particolarmente adatto al contesto "automotive"
Il sistema sviluppato implementa, tramite "Digital Twin" su ambiente simulativo, il modello cinematico di un veicolo di tipo "Car-Like" a trazione posteriore, in grado di muoversi all'interno di una mappa presa dal mondo reale, all'interno della quale è stato inserito traffico urbano ed altre caratteristiche di un contesto stradale cittadino.
Il veicolo viene comandato attraverso un controllo di tipo "Pure-Pursuit", al quale viene fornito un percorso da seguire ed una traiettoria.
L'obbiettivo della ricerca è stato quello di riuscire a controllare il veicolo tramite un controllore che non solo garantisse i requisiti di tipo "Safety-Critical", ma fosse anche in grado di produrre l'output ottimale in rispetto di questi ultimi.
L'applicazione delle "Control Barrier Function" ha permesso di raggiungere il risultato sperato tramite la creazione di funzioni di barriera per la gestione di ostacoli statici e dinamici, quali il traffico cittadino, la permanenza all'interno delle linee stradali, con la possibilità di oltrepassare quelle discontinue e la gestione delle precedenze nelle intersezioni stradali.
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Abstract
This thesis is part of a research activity conducted at the ARS Control laboratory of the Department of Sciences and Methods for Engineering (DISMI) concerning the development of a vehicle control architecture in the "automotive" field.
The objective of this research is to develop a control system for autonomous vehicles based on the theory of "Control Barrier Functions", a methodology for controlling autonomous systems with a specific focus on safety requirements, considered particularly suitable for the "automotive" context.
The developed system implements, through a "Digital Twin" in a simulation environment, the kinematic model of a rear-wheel-drive "Car-Like" vehicle, capable of moving within a map taken from the real world, which includes urban traffic and other features of a city road context.
The vehicle is controlled through a "Pure-Pursuit" control, which is provided with a path to follow and a trajectory.
The goal of the research was to control the vehicle through a controller that not only ensured "Safety-Critical" requirements but was also able to produce the optimal output in compliance with these requirements.
The application of "Control Barrier Functions" made it possible to achieve the desired result through the creation of barrier functions for managing static and dynamic obstacles, such as city traffic, staying within road lines, with the possibility to cross dashed lines, and managing right-of-way at intersections.
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