Estudo e simulação do controle de direção de veículos autônomos utilizando o Modelo de Controle Preditivo (MPC)

Abstract

O presente trabalho tem como meta apresentar os conceitos fundamentais do Modelo de Controle Preditivo (MPC), além de uma abordagem de testes e comparações tendo como base o modelo do MATLAB Highway Lane Following. Com um estudo prévio já realizado sobre os assuntos mais importantes para a área do projeto, a construção do trabalho se sustentará, primeiramente, na apresentação teórica a respeito de sistemas de controle, o Modelo Preditivo e seu funcionamento, seguido de uma explicação detalhada sobre cada módulo do sistema modelo utilizado. A seguir, é detalhada como acontece a simulação prática do sistema no ambiente 3D, assim como todas as mudanças estruturais realizadas no modelo original para possibilitar diferentes cenários de análises. Com a parte prática concluída, são obtidos gráficos de sinais de controle específicos que posteriormente possibilitam comparações e estudos entre os modelos.

The present work aims at presenting the fundamental concepts of the Model Predictive Control (MPC), as well as an approach of tests and comparisons based on the MATLAB model Highway Lane Following. With a previous study already carried out on the most important subjects for the project area, the construction of the work will be based, firstly, on the theoretical presentation about control systems, the Model Predictive and its functioning, followed by a detailed explanation about each model system module used. Next, the practical simulation of the system in the 3D environment is detailed, as well as all the structural changes made to the original model to enable different analysis scenarios. With the practical part completed, curves of specific control signals are obtained that later allow comparisons and studies among the models.