Bewertung und Simulation robuster Regelsysteme

Bewertung und Simulation von robusten Fahrdynamikregelsystemen autonomer Fahrzeuge

Ansprechpartner: Simon Sagmeister, M.Sc.

Eingliederung des Moduls "Control" in den Gesamtkontext des autonomen Fahrens

Problemstellung

Die Enwicklung von Software zur Darstellung einer autonomen Fahrfunktion wird häufig in einzelne Module untergliedert. Ein solches Modul wird häufig als "Control" betitelt. Die Aufgabe dieses Moduls ist es das autonome Fahrzeug so zu steuern, dass die im Planungsmodul geplante Trajektorie abgefahren wird. Unter Zuhilfenahme von Methoden der Regelungstechnik sind dabei sowohl die nichtlineare Dynamik des Fahrzeugs zu kontrollieren als auch externe Störungen (z.B. Wind, Fahrbahnneigung, etc.) und Modellierungsfehler zu kompensieren. Eine Klasse an Verfahren, die diese Unsicherheiten bewusst berücksichtigen, sind die sogenannten robusten Regelungsverfahren. Die Evaluation dieser robusten Fahrdynamikregelsysteme erfolgt meist experimentell/empirisch, weil bisher weder geeignete Simulationsumgebungen noch Metriken existieren, die eine effiziente und fundierte Bewertung ermöglichen.

Ziel

Das Ziel dieses Projekts ist es eben diese Lücke zu schließen. Dazu wird eine Simulationsumgebung entwickelt, die eine umfassende Bewertung des Moduls "Control" ermöglicht. Dabei sollen neben der Bewertung der reinen Trackingperformance auch Robustheitseigenschaften (= der Umgang des Controllers mit Störungen und Modellierungsfehlern) sowie Wechselwirkungen mit anderen Softwaremodulen berücksichtigt werden. Das Berücksichtigen der Softwareinteraktionen ist dabei besonders wichtig, da so die Anzahl der notwendigen Tests im Gesamtsoftwareverbund signifikant reduziert werden kann, was wiederum Entwicklungsgeschwindigkeit und -Güte verbessert.

Durchführung

Um das beschriebene Ziel erreichen zu können, sind im Rahmen dieses Projekts daher die folgenden Teilherausforderungen zu lösen:

Flexible und ausreichend detaillierte Modellierung des dynamischen Fahrzeugverhaltens (zur Integration in die Simulation)
Identifikation der Anforderungen (inkl. wie diese getestet werden können) an das Control Modul
Physikalisch oder datenbasierte Modellierung realer Störeinflüsse, um die Reaktion des Controllers auf eben diese Störungen testen zu können.
Generation eines Szenarienkatalogs, der alle relevanten Situationen zur Bewertung des Reglerverhaltens komprimiert.
Entwicklung einer Metrik zur Bewertung des Verhaltens