DESIGN, SIMULATION, AND EXPERIMENTAL EVALUATION OF SPACING CONTROL FOR SCALED VEHICLE PLATOONS

Autonomous driving is rapidly emerging as a revolutionary technology that promises to radically transform the transportation sector. With the aim of completely relieving humans from any form of vehicle control, navigation, and driving, it relies on sensors, actuators, and automation to achieve this objective. This thesis delves into the development and experimental validation of path tracking and distance control applied to a platoon of autonomous scaled vehicles, both crucial elements for ensuring the safety and efficiency of the road transportation system. Specifically, algorithms for path tracking are initially examined and implemented to enable vehicles to follow the same path. Subsequently, active cruise controllers for intra-vehicle distance control are developed. This was facilitated by a control environment tailored for simultaneous control of multiple scaled vehicles. All experiments were conducted using scaled models of cars (i.e., QCar produced by the Quanser company) in the COSMOS (COntrol of Smart Multi-agent systems Operating autonomously and Synergistically) Laboratory at the University of Surrey (United Kingdom), under a collaboration with the Decision and Control Laboratory (D\&C Lab) of Polytechnic of Bari (Italy).

La guida autonoma sta rapidamente emergendo come una tecnologia rivoluzionaria che promette di trasformare radicalmente il settore dei trasporti. Con l’obiettivo di sollevare completamente gli esseri umani da qualsiasi forma di controllo, navigazione e guida del veicolo, si affida a sensori, attuatori e automazione per raggiungere questo obiettivo. Questa tesi approfondisce lo sviluppo e la validazione sperimentale del path tracking e del controllo di distanza applicati ad una flotta di veicoli autonomi in scala, entrambi elementi cruciali per garantire la sicurezza e l'efficienza del sistema di trasporto stradale. Nello specifico, vengono inizialmente esaminati e implementati algoritmi per il path tracking per consentire ai veicoli di seguire lo stesso percorso. Successivamente sono stati sviluppati controllori per l'Adaptive Cruise Control utili a controllare la distanza fra veicoli. Ciò è stato facilitato da un ambiente di controllo su misura per il controllo simultaneo di più veicoli in scala. Tutti gli esperimenti sono stati condotti utilizzando modelli in scala di automobili (QCar prodotte dalla società Quanser) nel laboratorio COSMOS (COntrol of Smart Multi-agent systems Operating autonomously and Synergistically) presso l'Università del Surrey (Regno Unito), in collaborazione con il Decision and Control Laboratory (D\&C Lab) del Politecnico di Bari (Italia).