Tecniche di controllo per il Cruise Control: dal PID al Model Predictive Control

Cruise control systems are a classic application of automatic control in the automotive field, aimed at regulating vehicle speed without direct driver intervention on the accelerator. This thesis compares two control techniques applied to this problem: the PID controller, the standard solution in industrial practice, and Model Predictive Control (MPC), which determines the control action by solving a constrained optimisation problem over a prediction horizon at each step. After formulating the control problem and deriving the vehicle model, the structure of the two controllers is described in detail, with particular emphasis on the different way each handles the constraint on the traction force. The comparison is completed by MATLAB/Simulink simulations, which assess reference tracking and the rejection of a road-grade disturbance.

I sistemi di cruise control sono un'applicazione classica del controllo automatico in ambito automotive, finalizzata a regolare la velocità del veicolo senza intervento diretto del guidatore sull'acceleratore. Questa tesi confronta due tecniche di controllo applicate a tale problema: il controllore PID, soluzione di riferimento nella pratica industriale, e il Model Predictive Control (MPC), che determina il comando risolvendo a ogni passo un problema di ottimizzazione vincolata su un orizzonte di predizione. Dopo aver formulato il problema di controllo e ricavato il modello del veicolo, si descrive in dettaglio la struttura dei due controllori, evidenziandone in particolare il diverso trattamento del vincolo sulla forza di trazione. Il confronto è completato da simulazioni in ambiente MATLAB/Simulink, che ne valutano l'inseguimento del riferimento e la reiezione di un disturbo di pendenza stradale.