Development of a vehicle dynamics control system for a driverless racing vehicle

Abstract

This thesis describes the development of a vehicle control system for an autonomous Formula Student vehicle. The problem is first described in detail and several control techniques commonly used in autonomous vehicles are examined. The requirements for the vehicle control system are defined and several different concepts for longitudinal and a lateral vehicle control are proposed and compared. A PI-controller for longitudinal control and a Pure Pursuit controller for lateral control are chosen and implemented in a simulation in MATLAB/Simulink. From the simulation results it is concluded that the system achieves the defined requirements. The system is stable and accurate enough to be used at speeds of up to 15 km/h (4.2 m/s) on the racetracks of the Formula Student Germany.

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Fahrdynamikreglung eines autonom fahrenden Formula Student Fahrzeugs. Das Problem wird zuerst beschrieben und mehrere Regelungstechniken, welche in autonomen Fahrzeugen Anwendung finden, werden untersucht. Die Anforderungen an die Regelung werden definiert und verschiedene Konzepte für die Längs- und Querregelung des Fahrzeugs vorgeschlagen und verglichen. Ein PI-Regler für die Längs- und ein Pure Pursuit Regler für die Querregelung werden ausgewählt und in einer Simulation in MATLAB/Simulink implementiert. Aus den Simulationsergebnissen wird schlussgefolgert, dass das System die definierten Anforderungen erfüllt. Das System ist stabil und genau genug um bei Geschwindigkeiten von bis zu 15 km/h (4,2 m/s) auf den Rennstrecken der Formula Student Germany verwendet zu werden.