Control algorithm based on tyre magic formula and PID controller for steering systems of vehicle simulators

Recent advances in autonomous vehicles and robotics have been driven by the presence of machine learning algorithms and automatic control logics. Most of the existing algorithms, however, depend much on the quantity and the quality of data, which generally acquired from long and expensive on-road experiment sessions. The core concept of this thesis is to develop a novel steering system model based on the Tyre Magic Formula, a simple suspension model, an anti-roll bar model and a PID controller. By taking advantages of these improved integrated models, a more realistic vehicle simulator has been designed and implemented based on the Unity platform, a pedal and steering wheel system (Logitech G29). Substituting the real vehicle with the simulator allow the experiments to be conducted with a reduced cost and achieve comparable results. Furthermore, the implemented framework is able to affect the interaction between the virtual vehicle and the driver. Finally, the qualitative and quantitative assessments on the performance of the driving simulator has been carried out.

I recenti progressi nei veicoli autonomi e nella robotica sono stati guidati dalla presenza di algoritmi di apprendimento automatico e logiche di controllo automatico. La maggior parte degli algoritmi esistenti, tuttavia, dipendono molto dalla quantità e dalla qualità di dati, generalmente acquisiti da lunghe e costose prove su strada. L’obiettivo di questa tesi è quello di sviluppare un nuovo modello del sistema di sterzo basato sulla formula magica di Pacejka (Tyre Magic Formula), un semplice modello di sospensioni, un modello di barra antirollio ed un controllo PID. Sfruttando il miglioramento di questi modelli integrati è stato progettato e implementato un simulatore di veicolo più realistico basato sulla piattaforma Unity ed una pedaliera e volante Logitech G29. Sostituendo il veicolo reale con il simulatore è stato possibile condurre gli esperimenti ad un costo ridotto ma raggiungendo risultati comparabili. Inoltre, il framework implementato è in grado di influenzare l'interazione tra il veicolo virtuale e il conducente. Infine, sono state effettuate valutazioni qualitative e quantitative sulle prestazioni del simulatore di guida.