Inseguimento di traiettoria per un veicolo autonomo in ambiente ROS

In this thesis a trajectory tracking system for an autonomous vehicle is developed. The aim is to use ROS framework to optimize the modularity, maintenance and computational effort required. The model used for the prototype is the Single Track, since it is possible to obtain a good compromise between a behaviour like the real one and a reduced level of complexity. The scheme for the speed control is a PI controller with anti wind-up structure, which allow us to obtain better results in view of the saturations of the actuator variables. Since the Single Track is a non-linear model, a linearization method has been selected, called Feedback Linearization, which allow us to obtain an equivalent linear model and not an approximation of this. At this point the position control is performed through P controllers. It is assumed that the path to follow is known a priori and some examples of trajectories are shown. Tests are performed using these trajectories and finally the analysis of the obtained results is presented. Once the simulation scheme is built and tested, it is possible to move to the ROS environment. In this part the scheme is decomposed into equivalent ROS nodes. Synchronization and integration problems are solved allowing us to redo the same tests in ROS. The results are compared with the previous ones.

In questo lavoro di tesi si è sviluppato un sistema di inseguimento di traiettoria per un veicolo autonomo. Lo scopo è quello di usare i framework ROS per ottimizzare la modularità, manutenzione e lo sforzo computazionale richiesto. Il modello utilizzato per il prototipo è il Single Track, in quanto si riesce ad ottenere un buon compromesso tra un comportamento quanto più simile a quello reale e un ridotto livello di complessità. Lo schema atto al controllo di velocità è un controllore PI con struttura di anti wind-up, che ci permette di ottenere risultati migliori in vista delle saturazioni delle variabili di attuazione. Siccome il modello Single Track è non lineare, si è scelto un metodo di linearizzazione, detto Feedback Linearization, che ci permette di ottenere un modello lineare equivalente e non approssimato del veicolo. A questo punto il controllo di posizione è realizzato attraverso dei controllori P. Si assume che il percorso da seguire sia noto a priori e sono esposti alcuni esempi di traiettorie. Sono eseguite delle prove usando proprio queste traiettorie con infine l'analisi dei risultati ottenuti. Una volta costruito e provato lo schema in simulazione, si passa all'ambiente ROS. In questa parte lo schema viene scomposto in nodi ROS equivalenti. Si risolvono i problemi di sincronizzazione e integrazione permettendoci di rieseguire le stesse prove in ROS. I risultati sono confrontati con quelli precedenti.