LSTM 추정기를 이용한 MPC기반 4륜 독립 조향 차량 경로 추종

Abstract

본 연구에서는 LSTM(Long Short-Term Memory) 신경망 모델 기반 추정기와 모델 예측 제어(MPC)를 결합한 자율주행을 위한 경로 추적 알고리즘을 개발하였다. MPC 알고리즘에서 사용되는 타이어 종방향힘과 차량 측면 속도를 LSTM기반 추정기를 통해 동시에 추정하였다. 또한, 제안된 LSTM 모델 기반 추정기와 MPC를 이용한 경로 추적 제어 알고리즘의 강건성과 성능을 4륜 독립 조향(4WIS) 기반 자율주행 차량의 마찰 계수, 주행 속도, 센서 측정 잡음 및 차량 질량 변화와 같은 외부 장애물을 고려하여 검증을 실시하였다. 또한, 훈련 데이터셋 경계 밖의 추정 데이터를 사용하여 실제 환경에서의 강건성을 검증하였다. 마지막으로, 다양한 도로 및 차량 조건에서 기존의 전륜 조향(FWS) 시스템과 LSTM 기반 추정기를 사용한 4륜 독집 조향(4WIS) 시스템의 경로 추적 및 안정성 성능을 비교하였다.