Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,  No.   1 ,  Jan uar y   201 9 ,   pp.  2 7 9 ~ 2 85   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 1 .pp 2 7 9 - 2 85          279       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Improvi ng steeri ng conve rgence i n auton om ous veh icle    steerin g contr ol       Amir  Ash r af  Moham ad,  F adhl an H af iz helm i Kam aru Z ama n , F az li na   Ah m at  Rusl an   Facul t y   of Electr ic a l  Eng ineeri ng ,   Univer si ti T ekn ologi   Mar a, 404 50  Shah  Alam,   Sela ngor ,   Ma lay si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   A ug  2 0 , 201 8   Re vised Oct  28 , 2 018   Accepte d Nov  1 2 , 201 8       Stee ring  cont ro l  is  a  cri t ical   design  e le m e nt  in  aut onom ous  vehi cle   deve lopment  sin ce   it   wi ll   d et erm ine   wheth er  the   vehi c le   c an  nav i gat e  saf e l y   or  not.  For  the  prototy pe  o f  Ui TM  Autonom ous  Vehic l e  0  (Ui TM  AV 0),   Vexta   m otor  is  u sed  to  con trol   th e  ste eri ng  wher e as  Puls e  W idt h  Modulat ion   (PW M)  signal   i s  responsible   to   drive   the   m oto r.   Ho weve r,   b y   using  PWM   signal   it   is  diffic ult   to  conve rg e  t o  the   desire d  ste eri ng  angle  and  furthe rm ore   ti m e  t ake n   for  st ee ring   angle  to  c onver ge  is  m uch   longe r .   Thus,   P roporti ona l  Inte gra l  Deri vative  (PID )  has  b ee n  int rodu ce d  in  thi s  aut onom ous  vehi cl e   stee r ing   cont ro ller  to   improve  th e  conv erg en ce   o f  the  stee r ing.  Mea nwhile  a   m ic roc ontroller  was  used  to  cont rol  the   Vex ta   Motor  dire ction  and  per form   the   calc ul at ion  o f  the   desire d  ste eri ng  angle.   Sim ula ti on  r esult s  show ed  PID  cont roller  show e d  bet ter  ti m e  t ak e n  and  pre ic ison   of  succ essful  c onver gence  of  the   desire d   stee ring  ang l e  comp are d  t o  the   PW M   cont roller .     Anal y sis  resul t s  show ed  tha t  PID   cont roll e r  signifi ca n tly  red uce   th e  over shooting  of  stee ring  angl e  a nd  signifi c ant l y   improve  the   t ime  ta k en  for   conve r gen ce b y   up  to  37   sec onds   faste r   th an  PW M c ontroller   in U iT M AV 0.   Ke yw or ds:   Ardu i no m ega   PI D  contr oller   P W M   Vex ta  m oto r   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in g  Aut h or :   Fadhla n Ha fizhelm i  Kam aru  Zam an ,   Faculty  of Elec tric al  Engineer ing ,     Un i ver sit i Te knol og i M a ra,    40450 S hah A l a m , S el ango r,   Ma la ysi a .   Em a il :  fad hlan @salam .u itm .e du.m y       1.   INTROD U CTION     Transp or t  or  t ran s portat io n  i s  the  m ov em e nt  of  hum ans,   anim al s  and   goods  from   on e  loc at io n    to  an othe r .   Tra ns po rt  is  a  c riti cal   nee d  f or  pe op le   i n  rural  a r ea,  es pecial ly   car.  T his  is   be cause,   in  r ur al   areas,     a  car  is  the  m a in  trans portat io n  to  go   to  w or k.   The refo re,  hi gh   dem and   from   local s  will   increase  the  nu m ber   of cars  in  t he  c ountry a nd th u s w il l i ncr ea se  the num ber   of   acci den ts  occ urs.   Nowa days,  m a ny  co un trie s  c om pe te   against  each  ot her   in  dev el op i ng   t he ir  te chnolo gies   especial ly   in  ve hicle s  s uc h  as   an   im ple m ent at ion   of   t he  dr i ver le ss   ve hicle   te ch no l ogy  [ 1].  T he  a ut onom ou s  ve hicle   has   al rea dy  bee n  s ta rted  an d  bec om es  m or e  adv ance d  si nce   f ifty   ye ars  ago   [2 ] .  It  has  bee n  sta rted  by  Ca rn e gie   Me ll on   Un i versi ty   (CMU)  in  the  1980s  in  th ei r  pr ese ntati on  of   the  a utonom ou s  veh ic le   t hat  can  dr i ve  without   a  dr ive r  [ 3].  The n,   the  a utono m ou s  veh ic l e  te ch nolo gy  con ti nue s   by  Goo gle  an d  com bin e  with  the  bes t   eng i neer s   f r om  D ARP A  that  was  le d  by  Sta nford  U niv e rsity   P rofess or  S ebasti an  Th run   to  im ple m ent  fu ll y   interact ion   of  the  sel f - dri ving   cars   [ 4].  Mo r eov e r,   i n  20 12s  Goo gle  aut onom ou s  ve hicle   pro j ect   has  r e ached  their  go al   w hich  is t heir  sel f - dri ving  ve hicle  can dr i ve  m or e  than 3 00, 000  km   with no  acc ident  [1 ] .   The  Au to nom ou s  Ve hicle   S yst e m   is  the  new   te c hnolog ie s  that  has  be en  im ple m ented  with  t he   con ce pt  of  dr iv el ess  car .   T he  veh ic le s  a ble  t o  m ake  decisi on   on  it s  own   suc h  as   wh et her  to  t urn  le ft   or  righ t   a t   the  intersect io n.   T his  is  ac hieved   with  the   help  of  a   co m pu te r  that   ac t  as  the  br ai n  that  con tr olli ng   this   dr i veless  veh ic le .  I n  a dd it io n,  V e xta  m oto r  was  us e d  t o  m ov e   the   ve hicle   ste erin g.  T he   m os t  crit ic al   el e m ent  in  the  a uton om ou s  veh ic le   i s  the  ste eri ng  [ 5].  T he  c onve ntion al   ste e rin g  has  been  re m ov ed  su c h  a s   ste erin g  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   2 7 9   –   2 8 5   280   and   t he  ste erin g  sh a ft.  T ho se  com po ne nts  ha ve  bee n  re plac ed  by  the  el ect ric  m oto r  to  c ontr ol  the  direct ion   of  the  ve hicle .  T her e   was   a  l ot  of  ben e fit  du e  to  rem ov ing  the  m echan ic al   par ts   of  t he   ste erin g  s uc h  as  the   handlin g  pe rfo rm ance  can  be  i m pr ov e d,   ve hicle ’s  weig ht  was  re du ce d,   i m pact   fo rce  to   the  dr ive r  in  f rontal   acci den ts ca n r edu ce  and als o t her e  will  b e a   la rg e s pace i n ca bin   [ 6] ,   [ 7].    The  r otary  en cod e r  wa s  us e d  to  gi ve  the   sign al   to  the   m ic ro con t ro ll er  in  orde r  to   con tr ol  the   directi on  of  th e  veh ic le   ste eri ng.  The  cal ib ra ti on s  of  the  ti r es  need   t o  be  done  fi rst  to  m ake  sure  the  ti r e  is  at  the cent er  b e fore an y m ov em ent o cc urs.  T he   m axi m u m  an gl e o f  the  steeri ng   f or   UiTM  AV0  is  25° d e gr ee le ft  and   25°  de gr ee  r ig ht.  T he  24 V  batte ry is  ne eded to  op e rate  the V e xta m oto r . The A rduin o  MEG A was  us e d  to   read   the  r otary  encoder  a nd  s end   t o  the  MA TLAB  usi ng  th e  US B  serial   da ta .  The  MAT LAB  i s  the  co m pu te r   so ft war e  that  will   be  us e d  to   cal culat ing   th e  data  colle ct ed  f ro m   the  ro t ary  encode r  an d  IM U  to  pe rfor m ing  the m app in g.   P W M  si gn al   was  us e d  to  c on t ro ll in g  the  directi on  of   t he   ste erin g.   T he re  we re  a  fe w  prob le m s  encou ntere d  w it h  us ing   P W M  wh ic h  is  the  pr eci sio n  of  the  directi on   of   ste erin g  of   UiTM  Au to nom ou s  Veh ic le .   This   sign al   was  not   preci se  because   the  c onve r ge nce  to   desire d  ou t pu t  val ue   was   not  ac hievab le   durin g  the  re quire d  per i od   of  tim e.  Be side s,  the  tim e   resp on ds   to  obta in  the  desire d  ou t pu t  val ue  of  the  ste ering  unti l  s ta ble   was  ve ry  slow  b y usin g  t he  P WM  sig na l.  The  vibrat io ns   al s o  oc cu r  wh il e  m ai ntaining   t he   syst e m   in  orde r  to  get  the   ou tpu t  value.  P WM  sig nal  only   send s   a  high  a nd  lo w  ou t pu t  si gnal   to  t he  Vex ta   m oto r  dr ive r  to  co nt r ol  the  directi on  with ou t  hav i ng   a ny   cal culat ion   m et ho d.   Pr e vi ou sly ,  P I D  ha s  bee n  i m ple m ented  as  pa rt  of  t he  Zie gler - Ni cho ls  base d  PI D   co ntr ol  syst e m   that  con t ro ls  rob ot   [9 ] ,    and   Tel eo per at ion   Ma nipulat or s  Syst em   [1 0].  Re centl y,  Qi  and   Zha ng  al s o  disc us s  a bout   a  stud y  on  a da ptive   PI D  contr ol al gorithm  b ased  on RB F  Neural  N et w ork  [11 ] .   Th e   w ork  pr e s ented   in  t his  pa per  is  car ried   ou t  t o   a naly ze  and   im pr ov e   t he  c onve rg e nc e  of  ste eri ng   ang le   in  t he  au tonom ou s  co nt ro l  of  UiTM  A utono m ou s  Ve hicle .  The  te st  area  f or   this  ca r  is  arou nd   Fa culty  of  Ele ct rical   E ng i neer i ng,  U niv e rsity   Tek nolo gi  MAR A,  Sh a h  Alam ,  Sela ngor .  The   sp ee d  of  the   veh ic le   wh il e  pe rfor m i ng   this  researc h  will   be  m a intai ned   at   a  cons ta nt  sp eed  of   10KM/H .  The  m app in g  dista nce  f or  this  veh ic le   is  on ly   100   m et e rs.   T he  obj ect i ve  of  this  rese arch   is  to  re duce  ov e rsho ot  in  the  ste erin g  con t ro l   wh il e  us in g  th e  P W M  si gn al .   Ne xt  is  to  im ple m ent  the  PID   co ntro ll er   an d  com par e  the  s te ering   pe rform ance   in  te rm   of   tim e  to  co nver ge nce  a nd   occ urren ce  of  over s hoot  b et wee n  PI D   an d  P W M.  Pr e viously   he  P ID  con t ro ll er  was   us e d  t o  s olv e   the  pro blem   i n  c on t ro ll in g  t he  desire d  ou t pu t  of  the   ste erin g  a ng le   with  th e   ste ering  act uat or   [8 ] .  Be si des ,  it   al so   can  re du ce  t he  disturbance s  ha ppen ed  on  t he  cu r va ture  wh ic h  in creases   li near ly   res pec t  to  ti m e  [1 2]. Th is  c onve ntio nal  P ID  co ntr ol   al so   ca n  ov e r com e  pr eci sio n  w hen  the angl e  erro r   too   la r ge  [ 13] .  Ra ther  tha n  us in g  PID  c on t ro ll er,  t here  al so   ha ve  m any  m et ho ds  for  co ntr olli ng   t he    ste ering   [14].  The  rest  of  this  pap e r  is  arr a ng e d  as  f ollows:   Sect ion   2  el aborates  the  re search  m et ho dolo gy   e m plo ye d,   w hile Sect ion   3 p r esents the  r es ul ts  an d  rele van t   analy sis. Lastl y, S ect ion 4  conclu des  t he pa per.       2.   RESEA R CH MET HO D     In   this  cha pter   will   exp la in  de ta il   abo ut  the  m et ho do l og y  of   this  pro j ect .   This  proj ect   de velo pm ent  consi sts  of   both  ha rdwa re  an d  the  s of t war e  el e m ents.  In   order   to  do  the  a naly sis  of   this  auto no m ou s  ve hicle   m app in g,  t her e  w e re f e w  m eth ods t hat  will  b e  us e d  to ward s achie ving the  project   ou tc om es.   Figure  1  s how s  the  fl ow c ha rt  of  the  pro j ect   for  a naly zi ng   i n  im pr ov i ng  th e  co nv e rg e nce  of   ste e rin g  ang le   in  a uton om ou s  co ntro l   of   UiTM  A ut onom ou s  Ve hi cl e.  This  pro j e ct   basical ly   us es  the  ro ta ry  e ncode r   com par e  with   the  set   ang le   value  from   t he  MATL AB   to  con tr ol  th e  ste ering   a nd  t he  directi on  of   the   auto no m ou s  v e hicle .   The  data  from   the  r otary  enc oder  was  c ollec te d  to  t he  A rdu ino   Me ga  to  be   conve rted  int o  a  de gree   of   a ng le   because   the  r otary  encode r  pro duc es  500  pu lse s  per   ro ta ti on.  T he  an gle  val ue   sent  to  the  Ardu i no   Me ga  f ro m   the   MATL AB  to  be  com par e d  with   the  a ngle   of  the  ro ta ry  enc od e r.   In  this  proces s,  the  PID   con t ro ll er is  n e eded to  pe rform   the syst e m .   The  ste erin g  w il l  turn  to  t he  righ t   if  t he  a ng le   val ue  from   the  MATL AB  wa s  bi gg e r  t han  t he  a ngle   of   the  r otary  e nc oder .  Wh il e  t he  ste ering  will   turn  to  t he  le ft   if   the  a ngle   val ue   from   the  MA TLAB  was   sm al le r  than  the  a ng le   of   the  r otary  encode r.   T hen  it   will  retur n  to  sta rt  to  com par e  a gain  unt il   the  value  is  equ al .   Fu rt her m or e,  t he  ste erin g  will   be  m ai ntaine d  an d  no t  m ov e  if  the   ang le   value  f ro m   the  MATLAB  wa s  equ al   with the  angle  of the  ro ta ry en cod e r.               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovin g  ste e ring co n ver gence i n au t onom ou s  ve hicle   ste eri ng control  ( Amir As hraf M ohama d )   281   S t a r t S t o r e   t h e   d a t a   o f   a n g l e   a n d   d i r e c t i o n   s t e e r i n g   f r o m   M A T L A B   i n t o   A r d u i n o C o m p a r e   t h e   e n c o d e r   a n g l e   a n d   t h e   M A T L A B   a n g l e S t o r e   t h e   d a t a   f r o m   t h e   r o t a r y   e n c o d e r   i n t o   a r d u i n o I f   e q u a l   t h e   s t e e r i n g   w i l l   m a i n t a i n I f   n o t   e q u a l   t h e   s t e e r i n g   w i l l   t u r n y e s n o E N D P e r f o r m i n g   t h e   P I D   C o n t r o l l e r     Figure  1. Flo w  ch a rt of the  sy stem       2 . 1.       PI D C ontrolle r  Design   In   co ntr olli ng   the  ste erin g  usi ng   t he  P WM  sign al ,   it   pro duces  a   lot  of   vi br at io n  a nd  di sturbance   on   the  ste erin g.   T his  pro blem   ca n  be  so l ved   by   i m ple m enting  the  PID  c on t r ol  syst e m .  It  is  because   it   can   rej ect   the  distu rb a nc es  happe ne d  on   t he  cu r vatu re  w hic h  increases  li near ly   with  resp ect   to  ti m e  [9 ] .    This  co nv e ntio nal  PI D  c on t rol   al so   can  ov e r com e  with  hig h  pr eci si on   when  the  an gle  error   to o  la rg e  [10].   Figure  2  s hows  the PI D  syst e m  b lock  dia gr a m .           Figure  2. PID  blo c k diag ram       Fo r  t he  P ID   c on t ro ll er  desig n,   s om e  par am et ers  nee d  to  be   ob ta ine d  firs t  fr om   the  or ig inal  gr a ph.     In   this  pa rt  will   sh ow  the  cal culat ion   m et ho d  us ed  f or  deter m ining   the  tra ns fe r  f un ct io n  G( s )  of  the  gra ph   that   was  obta ine d  f ro m   AV .  This  trans fer   f unct ion   G( s )  was  use d  to  obta in  t he  pa ram et ers  of   the  P ID   c on tr oller  wh ic h  ar e  K p,  Ki,  a nd  K d.   As   show n  i n   ( 1 ) ,  ( 2 ) ,  ( 3 ) ,   an d  ( 4 )   s hows  t he  cal culat ion   of  pa r a m et ers  for  tra ns fe r   functi on  G( s ).   As  s how n  i n  ( 5 )   is t he  r es ult o f  the t ransfe r  f un ct io n G (s). F igure  3  s hows  t he param et ers  us e  t o  determ ine the tran s fer f unct io n.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   2 7 9   –   2 8 5   282       Figure  3. Para m et ers  for hig he r order  m od el s        ℎ       (  ) = Δ  Δ      ℎ       (  ) = 4 . 4 10 = 0 . 44   (1)     =     ( −   )   =     ( −  0 . 44 )   = 1 . 32   (2)     =   ( ) −     = 1 . 0  ( 1 . 32 ) − 1 . 32 = 0 . 53   (3)     =      =  1 . 32 = 0 . 25   (4)     G ( s ) = K ( τ 2 2 + 2τε s + 1 ) −     G ( s ) = 1 ( 0 . 53 ) 2 2 + 2 ( 0 . 53 ) ( 0 . 25 ) s + 1 ) − ( 1 )                         = 1 0 . 29 2 + 0 . 27 + 1     (5)     The  MA TLAB   so ft war e  was  us e d  to  do   t he  si m ulati on   bas ed  on  t he  tra nsfer  functi on  G ( s)  that  was   ob ta ine d  as  s how n  i n  (5).   I n  F ig ur e   4  sho ws  th e  tra ns fe r  f unct ion  G (s )  w as  in serted   into  t he  M A TLAB   ps e udo  c ode  so ft war e .  Fi gure  5  s hows   t he  gr a ph  of  the  tra nsfer   f unct ion  afte r  t he  e xec ution  of  the   ps e udoc od e .  T he  pa ram et ers  wh ic h  are   K p,   Ki  an d  Kd  wer e  obta ine d  f ro m   the  tra n sfe r  f unct io n  gr a ph    in F ig ure  5.       >>   s=tf ( ' s ' ) ;   >>   sys  = 1/( 0.29*s^ 2  +  0.27 *s   + 1) ;   >>   sys     sys =                  1      - ------ ------ --- -----      0.2 9  s^ 2 +  0.27 s  + 1       Con ti nu ou s - ti me  tr an sfe r  fu nc ti on .     >>   ste p(sys)         Figure  4. MAT LAB  ps e udo  c od e     Figure  5. G raph  of the tra nsfe r  f unct ion   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovin g  ste e ring co n ver gence i n au t onom ou s  ve hicle   ste eri ng control  ( Amir As hraf M ohama d )   283   2 . 2 .      H ardw ar e Implem en t at i on   Hardwa re  par t   is  the  m ajo r  e lem ent  in  desi gn i ng  the  a utono m ou s  ve hicle .  Ha rdwa re  pa rts  nee d  al l   el ect rical   co m pone nt   to  en sure  that  the  a uto nom ou s  veh i cl e  functi on i ng  well .  Ha rdware   can  be  div i de d  in t o  two pa rts whic h  a re m echan ic al  an d el ect rical  p arts.     2 . 2 . 1.   Mech ani cal Pa r t   Exam ple  of   t he   m echan ic al   par ts  a re  body ,  ste erin g  it sel f,   ti res  a nd  m otor.  S om e  of  the  ori gi nal  ste erings  set   ha d  bee n  rem ov ed  s uc h  as  conve ntion al   st eerin g  an d  the   ste ering   s haf t .  This  is  beca us e  to  rep la ce  the  or i gin al   pa rt  with   the  el ect rical   m oto r  wh ic h  nam el y  Vex ta   m oto r  that  was  us e d  to  co nt ro l  the   directi on  of  th e  fron t  w heel.   Ther e f or e ,  a lum iniu m   m a ter ia l  was  us ed  for  the  m ounting   bracket  for   Vex t a   m oto r.   It  is  de sign e d  s o  th at   the  Vex ta   m oto r  sh aft  is   connecte d  di rectl y  to  the  ste ering   rac k  sh aft.     Nex t,  the  al um inu m   plate   has  been   us e d  to  m ount  the  brack et   fo r  the  r otar y  enco de r.   T he   Rot ary  encode r  was   m ou nt and the   center  of the  steerin g  rac k  t o get the a ngle   of the  steerin g.     2 . 2 . 2.   El ectric al P art   Ele ct rical   par t   require d  tw o  m ic ro co ntro ll e rs,   ro ta ry  e nc oder ,  24 V  le ad  aci d  batte ry,  Vex ta   m oto r  and   Vex ta   m oto r  dr ive r.   B oth  m ic ro con t ro ll ers  us e d  we re  Ardu i no  Me ga .  Ard uino  Me ga   was  co nn ect ed  to   the  ro ta ry  enc od e r  usi ng  the   interr up t  pin   on   Ard uino  Me ga  to  c ollec t  t he  data  f r om   t he  r otary  enc oder  a nd   perform   the  ca lc ulati on .  Sec onda ry  A rduin o  Me ga  was  us ed  to  se nd   the   sign al   to   the  Vex ta   m oto r  dri ve r   (AXHD  450K)   to  con t ro l  the  directi on  of  th e  Vex ta   m oto r.  The  Ve xta  m oto r  wa s  us e d  to  m ov e  the  dir ect ion  of the stee rin g.     2 . 2 . 3.   Softw ar e Impli ment at ion   This  par t  discu sses  on  softwa re  that  was  us e d  in   this  resear ch  to   pe rfo rm   the  a naly sis  of  i m pr ov i ng   conve rg e nce  of  ste eri ng  a ng l e  in  a uton om ou s  c ontr ol  of  UiTM  A ut onom ou s  Ve hicle .  The   Ardu i no  I D E   so ft war e  w as  us e d  as  a  cod e   com piler  wh ic h  la te r  up l oaded  the  co de  to   the  Ar duin o  Me ga  m ic ro co ntr oller.   Ba sic al ly ,  the  C/ C+ +  progra m m ing   la ngua ge  was  us e d  i n  this  researc h.  The n,   t he  Mi cr os oft   E xcel  20 10  wa s  us e d  to  sto re  the  data  colle ct ed  f ro m   the  Ar duin o  Me ga  t o  tran sf or m   into  the  grap h  a nd   do   t he  anal ysi s.     The  e xtensi on  so ft war e  f or   M ic ro s of t  E xcel  2010  wh ic h  is  PLX - D A Q  w a s  us e d  for  c onn ect ing  the  Mi cro s oft   Excel  with  th e  Ardu i no   Me ga  via  U SB  Serial   connecti on.  T his  si m ple  so ftwa re  wa s   able  to  m on it or   or  m aking   t he  gr aph   i n  real - ti m e  m on it or in g.  It  can   direct ly   analy ze  the  ou t pu t  gr a ph   ei ther  the  ou tpu t  is    pr eci se  or  no t.     2 . 3 .      Pr oj ec t  Setu p   This  pro j ect   se tup   is  ab out  th e  process  of   al l  equ i pm ent  or   com po ne nt  w hi ch  ha d  bee n  i m ple m ented  on   t he  pro j ect   befor e  d oing  the  analy sis.  T he   F igure  6  s ho ws  al l  the  hard war e  had   al rea dy  bee n  instal l  on   t he  veh ic le .  T he  m axi m u m   ang le   of   t he  ste eri ng   ha d  be en  ta ken   first  before   do i ng   t he  a na ly sis.  The  m a xim u m   ang le   wh e n  tu r ning  to  the  le ft  from   the  righ t  is  60 °  w hich  m eans  le ft  is  30 °  a nd   rig ht  is  30°.  Fi gure  7  s how s   the il lustrati on  of the m axi m um  d egr ee  of  t urnin g  ste eri ng a ng le .           Figure  6. The   s et up   of the  proj ect       Figure  7. A ngle  of tu rn i ng ste erin g       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   2 7 9   –   2 8 5   284   3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS     In   this  sect io n   we  com par e  th e  ste ering   c onverge nce  pe rfo rm ance  to  a  sp eci fic  ste ering   ang le   us in g  bo t h   im ple m entat ion   of  P I D  c on t ro ll er  a nd  without  P ID  c on t ro ll er.   T hr e e  res ults  with  t hr ee   dif fer e nt  t arg et e d  ste ering   a ng le   wh ic h  a re  10 °,  15°  an d  25 °  wer e  c ollec te d.   Fig ure  8 ,  F igure  9 ,  an d  F igu r e  10   s how  the  com par ison   in  te rm   of   ste erin g  co nv e rgence   to  ta rg et ed  ste erin g  an gle  with  PI D  c on t ro l le r  and   with ou t  PI D   con t r oller.   Figure  8,   9  an d  10  shows  th at   the  ov ers ho ot  has  bee n  re du ce d  with  th e  i m ple m entat ion   of   PID  con t ro ll er.  F or   exam ple,  F igu re  8   sho ws  tha t  the  a m pli tud e   of   the  overs hoot  is  14.4°  at   tim e   2. 2s   is  wi thout   the  PID  c on t rol le r  com par ed  with  F ig ure  11   shows  t hat  th e  am pli tud e  of   the  over sho ot  is  10.8°  at   tim e  2.0 s   with  PID  co ntr oller.   The  c onverge nce  tim e  achieve d  by  PID  co ntro l  is  al so   sig nificantl y  faster,  as  sh own  by  Figure 8. PID s te ering  c ontrol  conve rg es t o  th e d esi re d  an gle  o f 10 °   after  7 sec ond s  but, P WM co ntr oller  took   19   sec onds  to  conve rg e  t o  th e  sa m e  ang le .  Fr om   Figure  9,  the  PID  c on t r oller  co nver ge nce  to ok   19  se conds  faster  tha n  P W M  con tr oller  wh il e  in  Fig ur e  10,  the  PID  con t ro ll er  c onverge nce  took  37   sec onds  fas te r  than  P W M c ontroll er.   Ther e  was  som e  pr oble m   wh il e  carryin g  ou t   this  analy s is  wh ic h  is  co m ing   from   the   m echan ic al   par ts.  T her e  w as  a  gap   on  the   ste ering   rac k  that  m akes  the  ste ering   beco m e  vib rates.  T hi s  sit uation  m ak es  the  value of  e nc oder is less accu r at e. Besi des,  th is Vex ta   m oto r  is n ot s ui ta ble   for  co ntr olli ng   the stee rin g  be caus e   it   do es  not  ha ve   fixe d  a ng le   i n  perform ing   the  directi on.  T he  Vex ta   m otor  dri ve rs  hav e   so m e  pr oble m   wh ic h  is  the  loa d  to o  high  for  t he  V exta  m oto r  t o  s upport.   T he  Ve xta  m oto r  dr i ve r  will   stop  w ork i ng  an d  nee d  reset  at   the  Ve xta  m otor  dr ive r.  Th ere  are   tw o  wa ys  to  reset  t he  m oto r  dr i ver  w hich  is   tur n  off   the  powe r  s upply  t o  the V e xta m oto r  drive r  a nd gi ve  the  sig nal hi gh  t o  the  r es et  p in  on t he Ve xta m oto r dr i ve r.   The  s peed   of   t he  Ve xta  m oto r  al so   o ne  of   t he  im po rtant  a sp ect   that  nee ds   to  be  co ns i der e d  w hile  perform ing   thi s  pro j ect .  The   exp e rim ental   of   s peed  te st  ne ed  to   be   do ne   seve ral  ti m es   to  get  the   acc ur at e  sp ee d  of   the  V exta  m oto r  be f or e  pe rfo rm ing   the  analy sis.  Othe r  than  that ,  the  values  of  t he  gr a ph   al s o  need   t o  be  c ollec te d  fe w  ti m es f or  acc ur at e  res ults.           Figure  8.   Com par is on of stee rin g  c onverge nc e to  10 °   ang le   with ou t   us in g  P I D  c on t ro ll er a nd  us in g  P ID  con t ro ll er       Figure  9.   Com par is on of stee rin g  c onverge nc e to  15 °   ang le   with ou t   us i ng P I D  c on t ro ll er a nd  us in g  P ID  con t ro ll er           Figure  10.   C om par ison   of stee rin g  c onverg ence to  25 °   an gl e w it hout  us i ng P ID co ntr oller a nd u si ng P I D  con t ro ll er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Impr ovin g  ste e ring co n ver gence i n au t onom ou s  ve hicle   ste eri ng control  ( Amir As hraf M ohama d )   285   4.   CONCL US I O N     In   c oncl us i on,  this  pa per  has   pro po se d  a n  i m ple m ent at ion   of   PID  c ontr ol le r  on  UiTM   AV0  ste e rin g  con t ro l .  Re s ults  sh owe d  that  th e  ov e rs hoot ing   of   P WM  co ntr oller  has  be en  re du ce d  aft er  i m ple m ent ation   of  the  PID  co ntr ol le r.   The  P I D  c on t ro ll er  had   s how n  sat isfact or y  pe r form ance  in  al l  assessm ents  includi ng  tim e   respo ns e,  sta bi li ty   and   overs hoot  of   t he  syst e m .  Fr om   experim ents,  PI D  con t ro ll er  ca n  achieve  c onve r gen ce   to  desi red   ste e rin g  an gle  up   t o  37  sec onds  f ast er  tha n  P W M  con tr oller,   du e  t o  it s  bette r  sta bili ty .  Th us,  the  ste ering   c ontr ol  f or   UiTM  AV0  wh ic h  po s sesses  good  sta bili ty  and   fast   co nv e r gen ce  ha s  bee n    su ccess fu ll y de velo ped.        ACKN OWLE DGE MENTS     This  resea rc h  work  was  s up ported  by  I ns ti tute  of   Re sea r ch  Ma na gem e nt  an d  I nnovat ion   (I RM I ),  Un i ver sit i  Teknolo gi  MAR A  (U iTM ),   S hah   Alam ,  S el angor,  Ma la ysi a.  The  aut hors  al so   wish   to   ackno w le dge a nd tha nks the  F acult y of El ect rical  Enginee ring their  lo gisti c sup port.       REFERE NCE S    [1]   K.  R.   L i,   G.  T.   Li n,   L.   Y.   Lee,   and  J.  C.   Juang ,   “ Applic at ion  of   Parti cle  Fil te r  Tr ac king  Algor it h m   in  Autonom o us  Vehic l e  Nav iga t i on, ”  pp .   250 – 25 5,   2013 .   [2]   R.   E .   Fen ton  and   R.   J.  Ma y h an,   “ Autom at ed  High wa y   Stud ie s  a t  T he  Ohio  State  U nive rsit y — An  O ver vie w, ”  IE EE   Tr ans.  Ve h.   Tec hnol . ,   vol .   40 ,   no .   1 ,   pp .   100 – 113 ,   1991.   [3]   C.   Thorpe,  M.  Hebe rt,   T.   Kan a de,   and  S .   Shaf fer ,   “ Towa rd  A utonomous   Driv ing:   Th e  CMU   Navla b  Part  I  —   P erc eption, ”   IE E E  E xpe rt .   Syst .   t hei r A pp l . ,   vol .   6 ,   no .   4 ,   pp .   31 – 4 2,   1991 .   [4]   E.   Gui zz o ,   “ How   Google’ s Sel f - Driving  Car   W orks,”   on   Li gn e.  p.   5 . p,   2011.   [5]   J.  Huang  and  H.   Ta n ,   “ Design  of  an  Autom at i c  Stee ring  Con troller  for  Bus  Rev enue   Servi ce   B a sed  on  Drive rs  ’  Stee ring   Mec h an ism , ”  pp.   3930 – 3935,   2014 .   [6]   S.  A.  Saruc hi ,   H .   Za m zur i,   S.  A.   Maz la n ,   M.  Ha t ta ,   M.   Ariff,   and   M.  Afandi ,   “ Ac ti ve  Front  St ee ri ng  for  Stee r - by - W ire   Vehi cl e   vi a  Com posite   No nli ne ar  Feedb ack Cont rol , ”   2015 .   [7]   S.  M.  H.   Fahami ,   H.   Za m zur i ,   S.   A.  Maz l an,  and   M.  A.  Za kar ia,  “ Modeli ng  and  si m ula ti on  of   vehicle  stee r   b y   wir e  s y stem,”   in  SH US ER  2012  -   2 012  IEE E  Symposium  on  Hum a nit ie s ,   Sci en ce   a nd  Engi nee ring  Re search ,   2012,     pp.   765 – 770 .   [8]   J.  K.  Subos it s  and  J.  C.   Gerd es,   “ A  Sy nth et i c  Input  Approa ch  to  Slip  Angle  Based  Ste ering  Control   for  Autonom ous Vehi cles,” pp. 2297 – 2302,   2017 .   [9]   Kim   Seng  Chia ,   “ Zi egl er - Nichols   Based  Proportiona l - In te gra l - Deri va ti ve  Con tro ll er  for  a  L ine   Tra ck ing  Robot ” ,   Indone sian  Jour nal   of   E le c tri c al  Engi ne eri ng  and   Com pute r  Sci en ce ,   Vol.   9,   No.   1 ,   Janua r y   2018 ,   pp.   221 - 226   [10]   Gao  W ei ,   Zhou   Miaolei,  “ Fuzz y   PID   Contro l  Method  for  In ternet - base d   T el e oper ation  Mani pula tors  S y s te m ” ,   TE LKOM NIK A ,   Vol . 11,   No.11,  Novem ber   2013,   pp.   6381 - 6389 .   [11]   Qi  Xuem ei ， Zh ang  Jingdong,   “ Stud y   on   Adapt ive   PID   Contro l  Algorit hm   B a sed  on  RBF   Neura l   Network”,   TE LKOM NIK A   Indone sian   Jour nal   of   E le c tri c al  Engi ne eri ng,   Vo l.   13 ,   No .   2 ,   Feb rua r y   2015 ,   pp .   287 - 291   [12]   R.   Marino ,   S.  Sc al z i,   G.   Orlan do ,   and  M.  Ne tt o ,   “ A  Neste d  PID   Stee ring  Con trol   f or  La n e  Kee p ing   in  Visio n  Base d   Autonom ous Vehi cles,” pp. 2885 – 2890,   2009 .   [13]   C.   S.  Nam uduri,  S.  Gopala krish nan,   B.   V  Murt y ,   R.   Bol io,   R .   Fell er ,   and  M.  Rd,   “ Robust  Control   of  Low - Co st  Actua tor   for  Aut om oti ve  Act ive  Front  Stee r ing  A ppli c at ion , ”   pp.   2108 – 2114,   200 9.   [14]   C.   Urm son  et   al . ,   “ Autonom ous   drivi ng  in  Urban   envi ronm ent s:  Boss   and  the   Ur ban  Chal l enge,”   in  Springer  Tra c ts   in  Advanc ed  Ro boti cs,   2009,   vol .   56 ,   pp .   1 – 59 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.