Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Design and implementation of a fault tolerant vehicle controller - an active steering approach
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

KTH has developed a novel Research Concept Vehicle (RCV) based on the concept of "autonomous corner modules". An autonomous corner module is basically a wheel with a built-in electric hub motor, and additional actuators to tilt and yaw the wheel. One module is attached at each of the four corners of a 'skateboard' chassis. The addition of a computer to command each corner module, and a battery, results in a vehicle with a completely electric drive train. This topology can provide major advantages with respect to the dynamic behavior of the RCV. On the contrary, major safety issues arise from the individual controllability of the corner modules. This thesis is mainly focused on the design of a fault tolerant controller and its implementation on the RCV. The faults that are being considered include on board system failures i.e. hub-motor or steering actuator failure, all of which can induce unintended yaw rate in the vehicle's response. The proposed controller includes the use of a torque allocation approach combined with an active steering approach which constantly compensate for any divergence in the vehicle's yaw rate response from the reference. This controller utilizes the advantages of both yaw rate control mechanisms enabling the engineers to achieve better vehicle response. Finally, the aforementioned controller showed encouraging results in simulation but due to a mechanical failure in one of the four hub-motors, experimental tests were only conducted using the active steering controller which successfully suppressed the failure's negative effect on the vehicle's response.

Abstract [sv]

KTH har utvecklat ett nytt konceptfordon för forskning baserat på "autonoma hörnmoduler". En autonom hörnmodul består av ett hjul med en inbyggd elektrisk motor och aktuatorer för att kontrollera lutning och styrvinkel. En modul är monterad i varje höorn av ett "skateboard-chassi". Tillsammans med ett batteri och en dator som styr dessa hörnmoduler fås ett fordon med en helt elektrisk drivlina. Den här konstruktionen ger stora fördelar med avseende på fordonets dynamiska egenskaper men det uppkommer också svåra säkerhetsfråagor på grund av att höornmodulerna kan styras individuellt. Det här examensarbetet fokuserar på designen av en feltolerant regulator och dess implementation i fordonet. De fel som har studerats är fel såsom att motorn i en hörnmodul eller aktuatorerna för lutning och styrvinkel slutar att fungera, dessa fel kan skapa en oönskad rotation av fordonet. Den föreslagna kontrollern består av två delar, en del kontrollerar det drivande momentet hos de olika modulerna och den andra består av aktiv styrning av fordonets rotationshastighet utifrån en given referens. Den föreslagna kontrollern utnyttjar fördelarna från båda delsystemen för att ge ingenjörerna en större möjlighet att uppnå en bättre styrbarhet av fordonet. Den föreslagna regulatorn uppvisade lovande resultat i simuleringar men på grund av ett mekaniskt fel i en av hörnmodulernas motorer utfördes experiment enbart med den aktiva styrningen. Denna kunde framgångsrikt upphäva felets negativa effekt på fordonets styrförmåga.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 64 p.
Series
MMK 2015:67 MDA 508
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-182657OAI: oai:DiVA.org:kth-182657DiVA: diva2:905321
External cooperation
Mikael Nybacka
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-03-07 Created: 2016-02-22 Last updated: 2016-03-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6821 kB)366 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6821 kBChecksum SHA-512
dcde165bc481bd022e9bcd8d95f5454b792cb943acb7f5fc651392ea5684016143fcae2e1e04a7a2226d732cc058a8e682e45a31b468b9b7c72b32d3890c7a42
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 366 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 440 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf