Direct yaw moment H-infinity control system to improve vehicle handling stability

Abstract

In the domain of vehicle dynamic control, managing the lateral motion is a crucial topic in order to ensure safety remarks, appropriate handling, as well as the overall driving experience of the car. In particular, control systems that address yaw motion, which focus on maintaining vehicle stability, are a prominent approach in this field. This dissertation introduces a new yaw rate control scheme applying a direct yaw moment H-infinity method, aimed at enhancing the robustness of the PID controller implemented in real vehicle at Renault. To achieve this goal, initial studies were conducted to explore the implementation of the H-infinity control scheme using a (linear) bicycle model. Next, two consecutive H-infinity controllers were developed using consistent weights for real performance objectives. Several validation results using a complex full vehicle model, along with real experimental vehicle tests under critical driving conditions, confirmed the effectiveness of the proposed control system and its overall improvements in vehicle handling and stability. However, the proposed control system demonstrated a sub-optimal trade-off between control input power and reference tracking when compared to the available PID.

No contexto do controle dinâmico de veículos, gerenciar o movimento lateral é crucial para que se possa garantir a segurança, a dirigibilidade adequada e a experiência geral de condução do carro. Em particular, os sistemas de controle que abordam o movimento de guinada, focando na manutenção da estabilidade do veículo, representam uma abordagem proeminente na literatura. A presente monografia apresenta um novo esquema de controle da taxa de guinada usando o método H-infinito, destinado a aumentar a robustez do controlador PID implementado em um veículo real na Renault. Para alcançar esse objetivo, estudos iniciais foram conduzidos para explorar a implementação do esquema de controle H-infinito usando um modelo (linear) de ordem reduzida (do tipo “bicicleta"). Em seguida, dois controladores H-infinito foram desenvolvidos usando ponderações consistentes levando em consideração objetivos de desempenho real. Uma série de resultados de validação usando um modelo completo de veículo, juntamente com testes experimentais reais em veículos sob condições críticas de condução, confirmam a eficácia do sistema de controle proposto e suas melhorias gerais na dirigibilidade e estabilidade do veículo. No entanto, o sistema de controle proposto demonstrou uma troca subótima entre a força de entrada de controle e o rastreamento de referência em comparação com o PID disponível.