Autonomous path tracking and autonomous parking assist inside a charging station for electric vehicles

In the last years the research in the field of electric mobility has become increasingly important. Starting from a futuristic idea of a parking area where the parking lots constitute charging areas for electric vehicles called Charging Lot, methods in order to make such a structure available are studied. These methods consist in an autonomous indoor-driving and in an Autonomous Parking Assist System. In both, the presence of the driver in the vehicle is not necessary, thus the word autonomous. The first part of the project deals with the layout of the parking area, in here called Smart Charging Station. In the second part different methods for path tracking are presented and the structure of the Pure Pursuit control algorithm, responsible for leading the vehicle on the defined path inside the charging station, is illustrated. Stability of the system bicycle model - control algorithm for straight driving is analysed. The performance of the model using the look-ahead distance in function of velocity and in function of both velocity and path curvature are compared. In the third part the Autonomous Parking Assist System able to park the vehicle into a free Charging Lot and based on Fuzzy Logic is implemented by simulation. This section deals with the equipment required by the system, the blocks needed for the simulation, the steps needed for the implementation of a Fuzzy Logic Control System and the final results of such kind of simulation. Both methods finally are tested on an experimental vehicle through the use of GPS device and ultrasonic sensors. The experimental performance of the two methods are then compared with the respective results obtained from the previous simulations.

Negli ultimi anni la ricerca nel campo della mobilità elettrica ha fatto notevoli progressi. Questa tesi studia due processi che rendono possibile un’area di parcheggio futuristica per veicoli elettrici nella quale i singoli box di parcheggio costituiscono zone di ricarica chiamate Punti di Ricarica. Tali processi sono: un Sistema Autonomo di Inseguimento di Traiettoria e un Sistema Autonomo di Parcheggio Assistito. In entrambi gli studi non è necessaria la presenza del guidatore all’interno del veicolo, da qui la parola autonomo. Nella prima parte del progetto si presenta il layout dell’area di parcheggio cui è stato dato il nome di Stazione di Ricarica Intelligente. Nella seconda parte vengono presentati metodi differenti per il path tracking ed è illustrata la struttura dell’ algoritmo di controllo del Pure Pursuit. Questo è l’algoritmo in grado di guidare il veicolo all’interno della stazione di ricarica sul percorso definito a priori. E’ inoltre analizzata la stabilità del sistema modello veicolo-algoritmo di controllo per la guida rettilinea. Infine sono paragonate le performance del modello usando una distanza di previsione funzione solo della velocità e una distanza di previsione funzione sia della velocità che della curvatura del percorso. La terza parte implementa simulativamente un Sistema Autonomo di Parcheggio Assistito basato sulla Logica Fuzzy in grado di parcheggiare il veicolo all’interno di un Punto di Ricarica. In dettaglio tale parte elenca la strumentazione necessaria per l’implementazione di un sistema del genere, i componenti richiesti per la simulazione, tutti i passaggi logici necessari per compilare un Sistema di Controllo con Logica Fuzzy e i risultati finali di tale simulazione. Entrambi i metodi sono infine applicati a un veicolo sperimentale attraverso l’uso di un sistema GPS e di sensori ultrasonici. Le performance sperimentali dei due sistemi sono quindi comparate con i rispettivi risultati ottenuti dalle precedenti simulazioni.