I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   3 7 ,   N o .   3 M a r c h   20 2 5 ,   pp.   1 532 ~ 1 542   I S S N:  2 502 - 4 7 52 ,   DO I 10 . 11591/i j e e cs .v 3 7 . i 3 . pp 1 532 - 1 542             1532     Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij e e cs . iaes c or e . c om   A p p r oac h  f or  m o d e ll in g a n d   c on t r ol li n g of  au t on o m o u s c r u is e   c on t r ol  sy s t e m  t h r ou gh   m ac h i n e  l e ar n in al gor ith m s       R.   K ir u b a 1 S P r in c e   S am u e l 2 ,   N.   K avi t h a 3 K .   S r in ivas an 1 V.   Radh ik a 1     1 D e pa r tm e nt   of  E l e c tr o ni c s  a nd I ns tr ume n ta ti o n E ngi n e e r in g, S r R a ma kr is hna   E ngi ne e r in g   C o ll e ge   ( S R E C ) ,   C o im ba t o r e I ndi a   2 D e pa r tm e nt   of  B i ome di c a E ng in e e r in g, S N S  C o ll e ge   of   T e c h no l o g y ,   C o im ba t o r e , I ndi a   3 D e pa r tm e nt   of  E l e c tr o ni c s  a nd I ns tr ume n ta ti o n E ngi n e e r in g,  H in dus th a n C o ll e g e   of   E ngi n e e r in a nd  T e c hn ol o g y ,   C o im ba t or e , I ndi a       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT     A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve J u n   26 ,   202 4   R e vi s e S e p   30 202 4   A c c e pt e Oc t   7 ,   202 4       A u t o m at ed   c r u i s e   co n t ro l   i n s t al l at i o n   i s   o n o f   t h e   u t mo s t   s i g n i f i c a n t   p h as e s   i n   t h e   a u t o   i n d u s t r y 's   p u rs u i t   o a u t o n o m o u s   v eh i cl es .   T h c o n t ro l l e o f   c h o i ce  i s   o n e   o t h e   k ey   fa c t o rs   i n   d e t e r mi n i n g   w h e t h e r   d e s i g n   w i l l   b e   d u rab l an d   co s t - e ff ec t i v e .   T h m o d el - b as e d   co n t ro l l er  an d   a   c u t t i n g - e d g al g o r i t h m i c   o p t i mi zat i o n   me t h o d   ar e   b o t h   p re s e n t e d   i n s i d e   t h e   fra mew o rk   o f   t h i s   p ro p o s e d   s t u d y .   T h e   s u g g e s t ed   co n t ro l l e r   m a y   ac h i e v t h e   d e s i r e d   c h ara c t e ri s t i c s   o t h d e s i g n ,   i n c l u d i n g   fas t e r i s e   t i me,   fas t e r   s e t t l e   t i me ,   s m al l e p e a k   o v e rs h o o t ,   an d   s m a l l e s t e ad y - s t at e   e rro r .   A   MA T L A B - e x ecu t ed   a n d   - s i mu l at e d   s y s t em   m o d e l   u s i n g   c o n t ro l   me t h o d   b as e d   o n   a   h y b ri d   g e n e t i al g o r i t h m   a n d   r ei n f o r c emen t   l e arn i n g   h as   b ee n   u s e d   t o   e ff ec t i v el y   a n d   au t o m at i c al l y   reg u l at t h v eh i cl e 's   v e l o ci t y   i n   co m p l i a n ce  w i t h   a l l   d e s i g n   p ara me t e rs .   K e y w o r d s :   A ut o m a t e c r ui s e   c o n t r o l   B r a k i n m o de   L a r ge   de c e l e r a t i o n   m o de   P r o p o r t i o n a l   i n t e gr a l   de r i va t i v e   C o n t r o l   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   R .   Ki r u b a   De pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a n I ns t r um e n t a t i o n   E ng i n e e r i ng,   S r i   R a m a kr i s hn a   E n g i ne e r i n C o l l e ge   ( S R E C )   C o i m ba t o r e ,   I n d i a   E m a i l k i r u ba . r @ s r e c . a c . i n       1.   I NT RODU C T I ON   An   a uto m a t i c   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m   s e e ks   to   ke e p   t h e   c a r   t r a v e l li ng  a a   c o n s t a n t   pa c e   r e ga r dl e s s   o f   t h e   c o n d i t i o n s   o n   t h e   r o a d.   T h e   qu i c ke s t   wa y   t o   a c c o m p li s h   t hi s   o bj e c t i v e   i l e s s   t h a n   t e n   y e a r s   i s   t im p l e m e n t   a   m i x t ur e   o f   P ,   I ,   a n c o n t r o l l e r s .   I n   s p i t e   o f   t hi s ,   t h e   pr o p o r t i o n a l   i n t e gr a l   de r i va t i v e   ( P I D )   c o n t r o l l e r   pe r f o r m s   poo r l y   u n de r   r a p i s e p o i n t   tr a c k i n o pe r a t i o n   c o n d i t i o n s .   As   a   di r e c t   r e s ul t ,   th e   m o de l   pr e d i c t i v e   c o n t r o l l e r ,   a   m o de l - b a s e c o n t r o l l e r ,   wa s   c r e a t e d   to  e f f i c i e n t l y   c o n t r o l   t h e   v e hi c l e 's   s pe e d.   I m pr o v e s e t   p o i n t   m o ni t o r i n a n r e duc e f ue l   c o n s u m pt i o n   a r e   a l s o   o u t c o m e s   o f   us i ng  t hi s   c o n tr o l   t e c h ni que .   F o l l o w i ng  c o m p l e t i o n   o f   t h e   o p t i mi z a t i o n   pr o c e dur e ,   t h e   m o de l   a n c o n t r o l l e r   pa r a m e t e r s   wi ll  h a v e   b e e n   a ppr o pr i a t e l y   c h o s e n .   T h e   c r ui s e   c o n t r o l   s y s t e m   m us t   b e   a bl e   t b e   t u r n e o f f   b o t h   e x p l ic i t l y   a n d   a uto m a t i c a ll y   w he n   t h e   dr i v e r   de pr e s s e s   t h e   b r a ke   a n d,   i n   s o m e   c i r c u m s t a n c e s ,   t h e   c l ut c h .   T hi s   i s   a   r e qu i r e m e n t   f o r   a l l   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m s .   I t y p ica l ly   c o m e s   w i t h   a   m e m o r y   f e a t ur e   t h a a l l o w s   t h e   us e r   to  r e s t a r t h e   s e t   s pe e a f t e r   a pp l yi ng  t h e   b r a ke s ,   a s   we l l   a s   a   c o a s m o de   t h a t   a l l o ws   t h e   us e r   to   d r op  t h e   s e t   s pe e w i t h o ut  a ppl yi ng  t h e   b r a ke s .   E v e n   w i t h   t h e   c r u i s e   c o n t r o l   e n a bl e d,   t h e   dr i v e r   i s   s t i ll   a bl e   to  a c c e l e r a t e   t h e   v e hi c l e   by   us i ng  t h e   t h r ott l e   pe da l ;   h o we v e r ,   on c e   t h e   pe da l   i s   r e l e a s e d,   t h e   v e hi c l e   w il l   de c e l e r a t e   un t i l   i t   r e a c h e s   t h e   s pe e t h a t   wa s   pr e vi o us l y   s e t .   T h e   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m   i n   a   c a r   wi ll   u ni n t e n t i o n a ll y   m o d i f y   t he   s pe e a s   i t   i s   m o vi ng  do wn   t h e   r o a d .   T hi s   t e c h ni qu e   us e a n   e l e c t r i c   m o to r   wi t h   a   bi - d i r e c t i o n a l   c r u i s e   dr i v e   to   a dj us t   t h e   t h r ott l e   po s i t i o a n de t e r m i ne   gr o un s pe e b a s e o n   dr i ve s h a f t   r ot a t i o n s   [ 1] .   T h e   b u l o f   t h e   t i m e ,   P I   o r   P I c o n t r o l l e r s   a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A ppr oac f or   mode ll ing   and  c ontr oll ing   o f   autono mous   c r uis e   c ontr ol   …  ( R.  K ir uba )   1533   us e i n   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m s   w i t h   a da pt i v e   c r ui s e   c o n tr o l   ( AC C ) .   T e n s e m bl e   t h e   n e e d s   o f   t h e   c r ui s e   c o n t r o l   s y s t e m ,   t hi s   wo r k   wi l l   de m o ns t r a t e   h ow  to  c h a n ge   t h e   s t r uc t ur e   a n s e tt i n gs   o f   t h e   c o n t r o l l e r .     A   d i s t i n c t   c o n t r o l l e r   s t r uc t u r e   i s   n e e de f o r   s t e c h a n ge s   i n   s p e e c o m pa r e to   l i ne a r   s pe e f l u c t ua t i o n s ,   whi c h   c a ll   f o r   a n   e n t i r e ly   d if f e r e n t   s t r uc t u r e .   I nf o r m a t i o n   f o r   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   c o m e s   f r o m   o n - b o a r s e ns o r s .   T h e   M i t s ubi s h i   De b o n a i r   l i d a r - b a s e d i s t a n c e   s e ns i ng  s y s t e m   wa s   t h e   f i r s t   c o m mer c i a l   s y s t e m   t b e   put  i n t o   o pe r a t i o n .   I t   wa s   c r e a ted  by   t h e   c o m pa ny .   T hi s   t e c h n o l o g y   d i l i t t l e   m o r e   t h a n   n o ti f y   t h e   dr i ve r ;   i t   di n o a f f e c t   t h e   a c c e l e r a t i o n ,   b r a k i n g,   or   ge a r   s hif t i n i n   a ny   wa y .   T h e   M e r c e de s - B e n z   S - c l a s s   W 220  wa s   t h e   f i r s t   c o m m e r c i a l   v e hi c l e   t f e a t ur e   a   r a da r - a s s i s t e a da pt i v e   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m   w he n   i t   de b ut e [ 2] .   A   P I c o n t r o l l e r   o r   s i mi l a r   j u s t   a   f e e d   f o r wa r s y s t e m   m a y   b e   us e to   c o n s t r uc t   t h e   c o n t r o l   l o g i c   f o r   t h e   c r ui s e   d i r e c t o r   [ 3 ].       2.   S YST E M   M ODE L L I NG  AN T HE ORE T I CA L   ASS UM P T I ONS   On e   n o t e wor t hy   i ll us t r a t i o n   o f   a   f e e d b a c c o nt r o l   a r r a n ge m e n t   t h a t   i s   i n c l ude i n   n u m e r o us   c o n t e m po r a r y   c a r s   i s   a ut o m a t e c r ui s e   c o n t r o l   [ 4] ,   [ 5] .   T hi s   e x p li c i t   s y s t e m   i s   pr e s e n t   i n   a   w i de   r a n ge   o f   a uto m o bil e s .   T h e   f u n da m e n t a l   go a l   o f   t h e   c r ui s e   c o n t r o l   s y s t e m   i s   to  ke e t h e   v e hi c l e   m o vi ng  a a   c o n s t a n pa c e   i n d e pe n de n t   o f   a ny   c h a n ge s   t o   t h e   s ur r o un d i ng  e nvi r o nm e n t ,   s uc h   a s   c ha n ge s   i t h e   w i nd ' s   d i r e c t i o n   a n d   s pe e o r   t h e   r o a d' s   gr a d i e n t .   F i g ur e   de p i c t s   t h e   f r e e   b o d y   d i a gr a m   o f   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m .           F i g ur e   1.   C r ui s e   c o n t r o l   s y s t e m   o f   c a r   m o v e m e n t       I gn o r i n e x t e r n a l   i n f l ue n c e s   s uc h   v a r i a t i o n s   i n   w i n s pe e o r   di r e c t i o n   a n r o a o r i e n t a t i o n ,   t h e   c r u i s e   c o n t r o l   m a i n t a i ns   t h e   c a r   m o vi ng  a c o n s i s t e n t   pa c e .   T h e   v e hi c l e ' s   s pe e i s   ga uge ( o f t e n   o n   t h e   dr i v e s h a f t )   a n c o n t r a s t e wi t h   t h e   t a r ge t   s pe e d.   T h e   s e pa r a t i o n   be t we e n   t h e   t wo   f o l l o w i ng  c a r s   i s   s   [ m ] .   T h e   f i r s t   o r de r   di f f e r e n c e   e qua t i o n   f o r   t h e   m o vi ng  o bj e c t   i s   ba s e o n   2 nd   l a o f   n e wt o n   s h o wn   i n   ( 1 ) :     .  ( )    +   b . v ( t)   =   u( t)     p( t)   ( 1)     T h e   t r a n s f e r   f u n c t i o n   S ( s )   o f   t h e   m o vi ng  v e hi c l e   i s   o b t a i n e by   a pp lyi ng  t h e   L - t r a n s f o r m   to   ( 1)   gi ve s   in   ( 2 ) .     ( ) =   1 . +     ( ( )   ( ) ) =   + 1   ( L a p l a c e   t r a n s f o r m   o f   u( t )   -   L a pl a c e   t r a n s f o r m   o f   p( t) )     ( ) =   ( ) ( )   =   1 . +   =   + 1   ( 2)     D e r i v e   t h e   f o l l o w i n ga i v a l ue s   us i ng  t h e   s t a n da r ds   f o r   b = 50  [ Ns m ( - 1) ] ,   n o m i na l   c o n t r o l   f o r c e   u= 500  [ N] ,   a n m = 1 , 000  [ kg] .   K   pa r a m e t e r = 0. 02  [ λ . m   ( N s ) 1 ]   a n T = 20  s e c .       3.   RE S UL T S   AN DI S CU S S I ON   S YST E M   AN AL YSI S     I i s   i m po r t a n t   to  di s c us s   t h e   de s i g n   r e qu i r e m e n t s   t h a t   t h e   c o m pe ns a t e s y s t e m   n e e ds   t f u lf il l   in  o r de r   to   b e   s uc c e s s f u l .   B e c a u s e   o f   t hi s ,   t h e   r e qu i r e o pe n   l o o s t e p   r e s po n s e   [ 6] ,   [ 7]   wi l l   t a ke   p l a c e   wh e n   t h e   e n g i ne   f i na ll y   r u n s   o ut.   T h e   c a r   wi ll   t h e n   a t t a i n   i t s   m a xim u m   ve l o c i t y .   W h e n   dr i vi ng  a   c a r ,   t h e   t i m e   i t   t a ke s   to  r e a c h   f u l l   a c c e l e r a t i o n   s h o u l b e   l e s s   t h a n   s e c o n ds .   T h e   i t e m s   li s t e b e l o a r e   s o m e   o f   t h e   c r i t e r i a   th a t   m us t   b e   s a t i s f i e d.     R i s e   t i m e   < 8   s     Ov e r s h o ot   < 15%     S t e a dy   s t a t e   e r r o r   < 3%     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m S c i Vo l .   3 7 ,   N o .   3 M a r c h   20 2 5 :   1 532 - 1 542   1534   3. 1.    T h e   l in e ar   c on t r o l   an d   d is t u r b an c e   s ign al 's   t r ac k in g   I i s   i m po r t a n t   to  m o di f y   a r r a n ge m e n t   a n f a c t o r s   o f   t h e   c o n t r o l l e r   i s   to  tr a c s i g n a l   li ne a r ly   gr o w i n g   o r   de c r e a s i n a s   s h o wn   i n   t h e   p i c t ur e .   I i s   e s s e n t i a l   t h a t   F ( s )   b e   c o n s t a n t ,   2 nd   o r de r   tr a n s f e r   f u n c t i o a n t h a -   F ( s )   r e f l e c t   a   s e c o n de r i v a t i v e .   F ( s = 0) = 1.     ( ) =   1 + 1 2 2 + 1 + 1   =   4 3  + 1 ( 1 +  ) ( 1 + 3 )   =   4 3  + 1 1 3 2 2 + 4 3  + 1   ( 3)     C o n t r o l l e r   de s i g n   pa r a m e t e r   a s   s h o wn   i n   ( 4 ) .     ( ) = ( ) 1 ( ) 1 ( ) = 4 3  + 1 ( ) 1 3 2 2 ( 4 + 1 ) 1 = 1 3  2 +  ( 4 3 + 4 ) + 1 1 3 2 2   ( 4)     F i g ur e   s h o ws   a   s i m u l a t i o n   o f   t h e   s y s t e m ' s   o pe n - l oo p   r e a c t i o n   i n   t h e   a b s e n c e   o f   f e e d b a c c o n t r o l   i r e s po n s e   to  a   500   s t e i n put   i n t e n s i t y .   I t   s h o ul b e   e m p h a s i z e t h a t h e   o pe n - l o o s y s t e m   l a c k s   o s c i ll a t i o ns   a n ot h e r   c h a r a c t e r i s t i c s   c o m m o n   t f i r s t - o r de r   s y s t e m s .   T h e   o pe n - l o o s y s t e m   a l s o   s uc c e e ds   i n   r e a c hi ng  t h e   t a r ge s t e a dy - s t a t e   s pe e o f   10  m /s ,   b ut   t h e   r i s i n t i m e ,   w hi c h   i s   r o ughl y   60  s e c o n ds ,   i s   c o ns i d e r a bly   t oo  s l ugg i s h .   I i s   m us t   to   a c qui r e   a   f e e d b a c c o n t r o l l e r   t h a c a n   c o n s i de r a bly   s p e e up  r e s po n s e   t i m e   wi t h o ut  a dv e r s e ly   a f f e c t i v e   t h e   m a ny   d if f e r e n t   dy n a mi c   i m p l e m e n t a t i o n   pa r a m e t e r s   [ 8] .   I i s   o b s e r ve d   t h a t h e   o pe n - l o o s y s t e m   i s   s t a bl e   a n do e s   n o t   o s c i ll a t e   s i nc e   t h e   po l e   i s   b o t h   r e a l   a n n e g a t i ve   a s   s h o wn   i F ig ur e   3 .   T hi s   i s   due   t o   t h e   po l e ' s   r e a li t y .   A dd i t i o n a ll y ,   h o qui c k ly   t h e   s y s t e m   r e a c t s   de pe n ds   o n   t h e   m a g ni t ud e   o f   t hi s   po l e ,   s h o wn   by   t h e   s ym b o l   b / m t h e   gr e a t e r   t h e   l e v e l ,   t h e   f a s t e r   t h e   s y s t e m   a d v a n c e s   t h e   v a l ue   a t   t h e   s t e a d y - s t a t e .   W e   c a n   s e e   t h a t   t h e   f i r s t - o r de r   s y s t e m   f e a t ur e s   a r e   c l e a r ly   vi s i b l e   i n   t h e   b o de   p l ot s   a s   s h o wn   i n   F i gur e   4 A t   t h e   c o r n e r   f r e que n c y   o f   w= b / m = 0. 05  r a d/s ,   t h e s e   f e a t ur e s   i n c l ude   a   a m o un t   o f   - dB ,   a   ph a s e   o f   - 45  de g ,   a n a   r o l l - o f f   a t   hi g h   f r e que n c i e s   o f   - 20  dB /dec .               F i g ur e   2 .   S t e p   r e s po n s e   a o pe n   l o o c o n d i t i o n   F i g ur e   3 .   P o l e - z e r o   m a pp i ng  o n   s - p l a n e           F i g ur e   4 .   F r e que n c y   r e s po n s e   a t   o pe n   l o o p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A ppr oac f or   mode ll ing   and  c ontr oll ing   o f   autono mous   c r uis e   c ontr ol   …  ( R.  K ir uba )   1535   4.   L E AR NI NG  B ASE HYB RI D OP T I M I Z AT I ON  T E CHNI QUE     4. 1   Genet ic   A   a ppr o a c h     t h a i s   b a s e o n   e x pe r i e n c e   a n d   i s   us e to  f i nd  s o l ut i o ns   to  o p t i mi z a t i o n   pr o bl e m s   i s   a   ge n e t i c   a l go r i t hm ,   o r   GA .   T hi s   i s   a   h e ur i s t i c   s e a r c h   t h a t   t h e   a l go r i t hm   us e s   to   s i m u l a t e   t h e   n a t ur a l   pr o c e s s   o f   ge n e t i c   s e l e c t i o n   [ 9] .   T h e   s o l ut i o n   to   o p t i m i z a t i o n   pr o bl e m s   c a n   b e   de ve l o pe by   a pp lyi ng  m e t h o ds   l i k e   s e l e c t i o n ,   c r o s s o v e r ,   a n m ut a t i o n ,   whi c h   a r e   i n s p i r e by   t h e   pr o c e s s   o f   n a t ur a l   e v o l ut i o n .   GA s   be g i ns   w i t a n   i n i t i a l   s e t   o f   vi a bl e   s o l ut i o ns   ( t h e   po pul a t i o n   o r   i n d i v i dua l s )   t o   a   pa r t i c u l a r   pr o bl e m   ( t h e   e nvi r o nm e n t ) .   E a c h   i n d i v i dua l   i n   t h e   po pul a t i o n   i s   r e pr e s e n t e by   s o m e   t y pe   o f   e nc o di n t e r m e a   " c h r o m o s o m e " .   T h e s e   c h r o m o s o m e s   a r e   put   t h r o ugh   a   s e r i e s   o f   t e s t s   i n s i de   t h e   pr o bl e m   a r e a   t o   di s c o v e r   w h e t h e r   o r   n ot   th e y   h a ve   t h e   a bi li t y   ( f i t n e s s )   to  pr o duc e   a n   o p t i m a l   s o l ut i o n   to   t h e   pr o bl e m .   ( T h e   e x t e n t   to  whi c h   t h e   pe op l e   t h e y   r e pr e s e n t   h a v e   a   s u i t a bl e   r e l a t i o ns hi w i t h   t h e   e nvi r o nm e n t ) .   C h r o m o s o m a l   f i t n e s s   i s   t h e   c r i t e r i o n   t h a t   i s   ut i li z e by   t h e   s e l e c t i o n   o pe r a to r   i n   o r de r   to  c hoo s e   a   c e r t a i n   s e t   o f   c h r o m o s o m e s   f r o m   t h e   r e pr o duc t i v e   po pul a t i o n   ( t h e   f i t t e s s ur vi v a l ) .   T h e   pr o c e s s   o f   r e pr o duc t i o n   t y p i c a ll y   i nc l ude s   t w di f f e r e n t   t y pe s   o f   GA   o pe r a to r s ,   s uc h   a s   c r o s s o v e r   a n m ut a t i o n ,   w hi c h   wo r to ge t h e r   to   m a ke   n e h u m a n s   by   c o m bini ng  t h e   i n f o r m a t i o n   t h a t   i s   f o un i n   t h e   c h r o m o s o m e s   t h a a r e   c h o s e n .   I n   t h e   pr o bl e m a t i c   a r e a ,   t h e   n e w l a r r i v e d   pe o pl e   a r e   put   to   t h e   t e s t ,   a n t h e   pr o c e dur e   i s   c a r r i e o ut  a ga i n   a n a ga i u n t i l   t h e   n e c e s s a r y   c i r c u m s t a nc e s   a r e   m e t   [ 10 ] ,   [ 11 ] .   I n   t h e   r e a l m   o f   e n g i ne e r i n g,   t h e   GA   i s   f r e qu e n t l y   a pp li e t t h e   r e s o l ut i o n   o f   e x c e e d i n g l to ugh   pr o bl e m s   o f   s e a r c h   a n o p t i mi z a t i o n   t h a a r e   c h a l l e ng i ng  to  m a n a ge   w i t h   e m p i r i c a l   o r   s t r a i g ht f o r wa r d   e n u m e r a t i o n   t e c h ni que s .   E v e n   i f   t h e   m e t h o do e s   n ot  pr o duc e   a   s o l ut i o n   t h a i s   pe r f e c t ,   i t   i s   s u f f ic i e n t   f o r   a c c o m p li s h i ng  a   n u m be r   o f   go a l s .     4. 2   Re in f or c e m e n t   l e a r n in g   al go r it h m   T h e   c o n c e pt   o f   m a c hi ne   l e a r ni ng  wa s   i ni t i a ll y   pu f o r t h   i n   [ 12] ,   t h e   f i e l d s   o f   a r t i f i c i a l   i n t e ll i ge nc e   a n c o m put e r   ga m e s .   T h e   m a c hi ne   l e a r ni ng  a l go r i t hm   a s s i s t e t h e   c o m put e r   i n   m a k i ng  i p o s s i ble  f o r   t h e   s y s t e m   to  l e a r n   f r o m   t h e   da t a ,   whi c h   t h e n   e n a bl e t h e   s y s t e m   to  pr e di c t   t h e   o u t pu by   m a k i ng  us e   o f   t h e   da t a   t h a h a b e e n   l e a r n t   f r o m   t h e   i n put .   T h e   de v e l o p m e n t   o f   a n   a l go r i t hm   t h a t   i s   c a pa bl e   o f   m a k i ng  de c i s i o n s   r e ga r d i n t h e   o u t pu t   b a s e o n   t h e   i nput   da t a   t h a t   i s   r e c e i ve f r o m   t h e   s y s t e m   i s   a   n e c e s s a r y   pr e r e q u i s i t e   f o r   t h e   f i e l o f   m a c hi ne   l e a r ni ng.   M a c hi ne   l e a r ni ng   i s   a   s u bf i e l t h a t   f a ll s   u n de r   t h e   u m b r e ll a   o f   a r t i f i c i a in t e ll i ge n c e   [ 13] ,   [ 14 ] .   T h e   m a c hi ne   l e a r ni ng  s y s t e m   i s   c a pa bl e   o f   l e a r ni ng  i n   t h r e e   d i s t i n c t   wa y s ,   e a c h   o f   whi c h   i s   de t e r m i ne by   t h e   c ha r a c t e r   o f   t h e   a n s we r   t h a i s   pr o duc e d.   M a n a ge l e a r ni ng,   unv e r i f i e l e a r ni ng,   a n r e i nf o r c e m e n t   l e a r ni n a r e   t h e   t h r e e   gr o upi n gs   o f   m a c hi ne   l e a r ni ng.   T h e   a ge n t   i n   r e i nf o r c e m e n t   l e a r ni ng  h a s   a   s e o f   r u l e s   a n s e ve r a l   a l go r i t hm s   t h a c a n   b e   us e f o r   t h e   pr o c e s s   o f   s e l f - l e a r ni ng.   T h e   a ge n t ' s   po l i c y   s e r v e s   a s   t h e   s y s t e m ' s   c o n t r o l l e r .   T h e   a ge n t   i s   e xpe c t e to   f u n c t i o n   by   p i c k i ng  up  k n o w l e dge   f r o m   i t s   s ur r o u n d i ngs   by   o b s e r vi ng  t h e   c o n d i t i o n   o f   t h e   i n put   a t   a ny   g i ve t i m e .   B a s e o n   t h e   o b s e r ve i n put ,   t h e   a ge n t   c a n   th e n   c h o o s e   a n   a ppr o pr i a t e   c o u r s e   o f   a c t i o n   o r   r e s p o n s e   f o r   t h e   r e l a t e s y s t e m   i s   s h o wn   i n   F i gur e   5.           F i g ur e   5 .   Ge n e r a l   s t r uc t ur e   o f   r e i nf o r c e m e n t   l e a r nin c o n t r o l   a l go r i t hm       All   pot e n t i a l   pa r a m e t e r s ,   e x c l ud i ng  t h e   c o n t r o l ler ,   a r e   i n c l ude i n   t h e   r e i nf o r c e m e n t   l e a r ni n g   e nvi r o nm e n t .   T h e   a ge n t ' s   e nvi r o nm e n t   m a y   c o nt a i n   t h e   pl a n t ,   a   r e f e r e n c e   s i g n a l ,   a   c o m put e e r r o r ,   a   d i s t ur b a n c e   s i g n a l ,   f i l t e r s ,   a n a n a l o g - to - di g i t a l   o r   a n a l o g - to - di g i t a l   c o n v e r t e r s .   Ge n e r a l ly   s pe a k i ng,   o b s e r v a t i o n   r e f e r s   to   t h e   a ge n t 's   qua n t i f i a bl e   r e s po n s e   to   t h e   e nvi r o nm e n t   [ 15] ,   [ 16] .   W i t h   t h e   a i o f   s y s t e m - o b s e r v e p a r a m e t e r s ,   t h e   a ge n t   i s   a bl e   t o   c o n duc a c t i o ns   [ 17] .   T h e   r e wa r ds   f o r   e a c h   o b s e r v a t i o n   f r o m   t h e   m o de l   c a n   b e   c a l c u l a t e to  de t e r m i ne   t h e   a c t i o n' s   c o r r e c t n e s s .   B ot h   t h e   p o s i t i v e   r e s po n s e   a n t h e   n e ga t i v e   r e s po n s e   c a n   be   us e to  c a l c u l a t e   t h e   r e wa r ds .   T h e   a ge n t   wi ll   i nc l ude   pr i z e s   f o r   a   f a v o r a bl e   o r   a c c ur a t e   pr e d i c t i o n   a n pe n a l t i e s   f o r   a   n e ga t i v e   o r   i n c o r r e c pr e d i c t i o n .   T h e   s t e a d y   s t a t e   i n a c c ur a c y ,   w hi c h   i s   t h e   r e s u l t   o f   n e g a t i ve   a c t s ,   m i g h t   i n c r e a s e   t h e   o v e r a l l   e f f e c t i ve n e s s   o f   a c t i o n   i de n t i f i c a t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m S c i Vo l .   3 7 ,   N o .   3 M a r c h   20 2 5 :   1 532 - 1 542   1536   R o b ot i c s ,   l i ne a r ,   a n n o nli ne a r   pr o c e s s   c o n tr o l   a pp l i c a t i o n s   a r e   o nl y   a   f e e x a m p l e s   o f   c o n t r o l l e r   pr o bl e m s   w h e r e   r e i n f o r c e m e n t   l e a r ni n i s   e f f e c t i v e ly   a pp li e d.   M o r e o v e r ,   r e i nf o r c e m e n t   l e a r ni ng  w i ll   m a ke   t h e   s y s t e m   to  e f f e c t i v e ly   a c t   wh e n e v e r   t h e   r e a l   wor l e nvi r o nm e n t   c h a n ge s .   T h e   e xi s t i n c o n t r o l l e r   do e s   n ot   wo r f o r   t h e   r e a l   t i m e   d y na mi c   c h a n g e s   w i t h   m i n im a l   o f f s e t   e r r o r   [ 18] .   I i s   po s s i bl e   t o   us e   ga i n   s c he du l i ng,   r o b us t   c o n t r o l ,   a n n o nli ne a r   pr e d i c t i ve   c o n t r o l .   T h e   a l go r i t hm   f o r   r e i nf o r c e m e n t   l e a r ni ng  wa s   s e l f - t a ugh t .   I i s   p os s i bl e   to  u t i l i z e   i to  c r e a t e   a n   e n d - to - e n d   m o d e l   c o n tr o l l e r   t h a c r e a tes   th e   a c t i o n s   r i gh f r o m   t h e   r a d a ta .   T h e   r e i nf o r c e m e n t   l e a r ni ng - ba s e c o n t r o l l e r   a im s   to   r e gu l a t e   t h e   p l a n t   s t a t e s   " s "   o f   a   pr o c e s s i n g   p l a n t   by   pe r f o r m i ng  c o n t r o l   a c t i o ns   a s   a n   a ge n t   " a "   t h a t   a r e   de pe n de n t   o n   t h e   pr e s e n t   s t a t e   o f   i nput  da t a .   W h e n   t h e   c o n t r o l l e r   " a "   pe r f o r m s   a c t i o n ,   t h e   s t a t e s   " s "   ga t he r   t h e   r e wa r a s   R .   ( s ,   a ) .   B a s e o n   t h e   pr o b a bil i t y   d i s t r i b ut i o n   f u n c t i o n   P s a ( s ' )   o r   de t e r m i ni s t i c a ll y   b a s e o n   t h e   s t a t e   tr a n s i t i o n   l a a s   s '   =   f ,   i t   de pe n ds   t y p i c a ll o n   b ot h   a c t i o n   a n s t a t e   ( s ,   a ) .   T h e   a c t i o n   s e que nc e   o r   b e s t   c o u r s e   o f   a c t i o n   i n   t h e   e qua t i o n 's   V π ( S )   i s   t h o u gh t   to  m a xim i z e   t h e   p l a n t ' s   c u m u l a t i v e   r e wa r ds   a s   s h o wn   i n   ( 5 ) .     ( ) = . [ ( 0 ) + . ( 1 ) + 2 . ( 2 ) . [ 0 =     ]   ( 5)     W h e r e   V π ( S )   i s   de n o t e a s   di s c o un t e r e wa r a s   t h e   i n i t i a l   s t a t e   o f   s a n π ( s ) S   s e que n c e   o f   a c t i o pe r f o r m e i n   e a c h   s t a t e .   γ = P o l i c y   c o e f f i c i e n t   a n th e   r a n g e   o f γϵ [ 0 , 1 ) .   T h e   M a r ko v   de c i s i o n   pr o c e s s   ( M DP) ,   whi c h   i s   c o m pr i s e o f   t h e   f i v e   t upl e s   S ,   A ,   P s a ,   a n R ,   i s   t h e   f o un da t i o n   f o r   c h oo s i n t h e   b e s t   c o ur s e   o f   a c t i o n .   T h e   r e c o m p e n s e   f u nc t i o n   i s   c h a r a c t e r i s e by   R : S × A .   T h e   c ur r e n t   s t a t e   c a n   b e   m a ppe t o   t h e   a c t i o n   by   us i n po l i c y   π   i s   a   f u n c t i o n π : S A .   T h e   o p t i m a l   po l i c y   π ( s )   i s   t h e   s t r a t e g y   t h a t   i n c r e a s e s   t h e   tot a l   pa y o f f   a s   s h o wn   i n   ( 6 ) .     ( ) = ( ) . ( )   ( 6)     O n c e   t h e   b e s t   c o u r s e   o f   a c t i o n   ha s   b e e n   t a ke n   a n t h e   B e l lm a n   e qu a t i o n   h a s   b e e n   s a t i s f i e d,   t h e   o p t i m a l   v a l u e   f u n c t i o n   c a n   b e   de t e r m i ne a s   s h o wn   i n   ( 7 ) .     V . ( s ) = R   ( s ) + γ P sa   ( s ) . V   ( s ) S S a A m a x   ( 7)     I n   ( 8)   i s   us e i t e r a t i v e ly   i t h e   v a l ue   i t e r a t i o n   a ppr o a c h   to  de t e r m i ne   t h e   i de a l   v a l ue   f u nc t i o n ,   w i t h   t he   e s t i m a t i o n   s t a r t i n a t   z e r o.     T h e   b e s t   po l i c y   c a n   b e   c a l c u l a t e wh e n   t h e   b e s t   v a l ue   f u n c t i o n   ha s   b e e n   i de n t i f i e d.   ( ) =  ( ) ( )    ( 8)     T h e   da t a   m us t   d i s c r e t i z e   t h e   a c t i o n   a n s t a t e   f o r   R L   t o   b e   a pp l i e t t h e   l i qu i l e v e l   s y s t e m .   T h e   ge n e r a li s e a bil i t y   o f   a r t i f i c i a l   n e ur a l   n e t wo r ks   ( A NN )   to  l e s s e n   t h e   i m p a c t   o f   s t a t e   di s c r e t i z a t i o n   pr o duc e s   o u t c o m e s   w i t h   f e we r   o s c i ll a t i o n s   a n o v e r s h o ot  of   t h e   l i qu i l e v e l   a n t e m pe r a t ur e .   In   ( 9)   a n ( 10 )   pr o vi de   t h e   pot e n t i a l   r e wa r po i n t   ( ) =     and      ( ) =     ( 9)     ( ) = { 1 ,    0 ,                                                    and    ( ) = { 1 ,    0 ,                                                    ( 10)     U un t i l   t h e   de s i r e s t a t e   i s   a tt a i n e a n i t   i s   g i ve n   i n   e qua t i o n ,   t h e   p r o c e s s   i s   r e pe a t e wi t h   e a c h   s u b s e que n a c t i o n   a s   s h o wn   i n   ( 11 ) .     [ h 1 ( 0 ) ] q 1 . ( 0 )       [ h 1 ( 1 ) ] q 1 . ( 1 )       [ h 1 ( 2 ) ] q 1 . ( 2 )         a n [ T 1 ( 0 ) ] q 1 . ( 0 )       [ T 1 ( 1 ) ] q 1 . ( 1 )       [ T 1 ( 2 ) ] q 1 . ( 2 )         ( 11)     W i t h   c o n t r o l   a c t i o n   t h e   tot a l   pa y o f f   i s   g i ve n   i n   ( 12)     ( ) = ( ( 0 ) ) +  ( ( 1 ) ) + 2 ( ( 2 ) ) +   a n d   ( ) = ( ( 0 ) ) +  ( ( 1 ) ) + 2 ( ( 2 ) ) +   ( 12)     I n   ( 13)   c o n t a i ns   t h e   v a l ue   f u n c t i o n   f o r   t h e   f i xe poli c y   s t a r t i n f r o m   t h e   i ni t i a l   s t a t e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A ppr oac f or   mode ll ing   and  c ontr oll ing   o f   autono mous   c r uis e   c ontr ol   …  ( R.  K ir uba )   1537   ( ) = [ . ( ( 0 ) ) + . . ( ( 1 ) ) + 2 . . ( ( 2 ) ) + . ] ( 0 ) = ,   a nd   ( ) = [ . ( ( 0 ) ) + . ( ( 1 ) ) + 2 . ( ( 2 ) ) + . ] ( 0 ) = ,   ( 13)     T hi s   r e l a t i o ns hi a l s o   g i v e n   by   u s i n B e ll m a n   a s   ( 14) .   ( ) = ( ) + ( )    and    ( ) = ( ) + ( )   ( 14)     T h e   f i na l   o pt i m u m   s o l ut i o n   f o r   t h e   upda t e d   c o n t r o l   m o ve   i s   g i ve n   i n   ( 15) .     ( ) = ( ) = ( ) + ( ) 1 1   ( 15)     T h e   b e s t   p o l i c y   o f   t h e   pr o c e s s   d y n a mi c s   a t   a ny   s t a te  o f   l e v e l   a n t e m pe r a t ur e   i s   g i v e n   i n   ( 16) .     ( ) = ( ) 1 1    and    ( ) = ( ) 1 1    ( 16)       5.   CO NT ROL L E DE S I GN   5. 1   Convent ion al   P I c on t r o ll e r   T h e   P I c o n t r o l l e r   i s   ut i li z e f r e que n t l y   du e   to  th e   f a c t   t h a i t   i s   e a s y   t c o m pr e h e n a n i s   qu i t e   e f f i c i e n t   [ 19] .   B e c a us e   a ll   e n g i ne e r s   h a ve   a   c o n c e pt ua l   u n de r s t a n d i ng  o f   d i f f e r e n t i a t i o n   a n i n t e gr a ti o n ,   t h e   P I c o n t r o l l e r   h a s   t h e   a d v a n t a ge   o f   a l l o w i ng  t h e m   t o   b u i l t h e   c o n t r o l   s y s t e m   e v e n   i f   t h e y   do   n o h a v e   a   b r o a un de r s t a n d i ng  o f   c o n t r o l   m o de l .   I n   a dd i t i o n ,   de s p i t e   i t s   s e e mi ng  l a c o f   c o m p l e xi t y ,   t h e   c o m pe n s a t or   i s   e x t r e m e ly   i nge ni o u s   s i n c e   i t   b ot h   r e m e m be r s   t h e   pa s b e h a vi o r   o f   t h e   s y s t e m   ( by   i n t e gr a t i o n )   a n d   pr o j e c t s   wh a t   t h a b e h a vi o r   w i ll   b e   i t h e   f ut ur e   ( t h r o ug h   d i f f e r e n t i a t i o n ) .   T h e   r e s po n s e   o f   t h e   c o n ve n t i o n a l   P I D   c o n t r o l l e r   [ 20] ,   [ 21 ]   t un e w i t h   pa r a m e t e r s   o f   r e f e r e n c e   s pe e i s   g i ve i n   t h e   F i gur e   6.   T h e   m a t he m a t i c a e x pr e s s i o n   o f   P I c o n tr o l l e r   i s   s h o wn   i n   ( 17 ) .     ( ) = + + = + 2 +   ( 17)           F i gur e   6.   C l o s e l o o P I s t e r e s p o n s e   o f   c r u i s e   c o n t r o l   s y s t e m   f o r   t h e   r e f e r e nc e   s pe e o f   10   m / s e c       5. 2   Adap t ive  c r u is e   c on t r o ll e r   wit h   c oll is ion   avoid an c e   T h e   c o n t r o l   s y s t e m   wa s   de v e l o pe t m a ke   dr i vi n i n   r e gu l a r ,   s a f e   c o n d i t i o ns   m o r e   c o m f o r t a bl e   f o r   t h e   dr i v e r ,   a n i t   a l s o   e l i mi na t e s   t h e   r i s o f   r e a r - e n c o l li s i o ns   i n   i ns t a n c e s   w h e r e   t h e   c a r   i s   f o l l o w i ng   a n ot h e r   v e hi c l e .   W h e n   i t   c o m e s   t dr i vi ng,   t h i n g s   m a y   b e   b r o ke n   do wn   i n to   t h r e e   c a t e g o r i e s s a f e ,   wa r ni ng,   a n d   da n ge r o us .   I t   h a s   b e e n   s ugge s t e to   us e   o n e   o f   t h r e e   d i s t i n c t   c o n tr o l   t a c t i c s   b a s e o n   t h e   c i r c u m s t a n c e s   o f   t h e   dr i v e   [ 22] ,   [ 23] .   T h e   e s t a bl i s h m e n t   o f   dr i vi ng  s c e na r i o s   i nv o l v e s   t h e   ut i li z a t i o n   o f   a   n o n     d i mens i o n a l   wa r ni ng  i n de x ,   i n   c o nj u n c t i o n   w i t h   t h e   t i m e   to  c o l l i s i o n   m a t r i x   ( T T C )   [ 24 ] .   T h e   s ugge s t e A C C /C A   ( c o l li s i o n   a v o i da n c e )   s y s t e m   m a ke s   u s e   o f   m a n ua l   dr i vi ng  da t a   a n a   c o nf us i o n   m a t r i x   i n   o r de r   to   f i ne - t un e   t h e   c o n t r o l   pa r a m e t e r s .   T h i s   e n s ur e s   t h a t   t h e   s y s t e m   do e s   n o t   e x pe r i e n c e   a ny   c o l l i s i o n s   [ 25] .   T h e   s ubj e c t   v e hi c l e 's   da t a   o n   f o l l o w i ng  ot h e r   v e hi c l e s   wa s   c o m pa r e t da t a   c o l l e c t e f r o m   a c t ua l ,   m a n ua dr i vi ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m S c i Vo l .   3 7 ,   N o .   3 M a r c h   20 2 5 :   1 532 - 1 542   1538   s i t ua t i o ns   i n   t h e   r e a l   wo r l d.   T h e   A C C   s y s t e m   wa s ,   a s   f i na l   s t e p,   i ns t a l l e i n   a   f u n c t i o ni ng  c a r   a n put  t h r o ugh   i t s   pa c e s   i n   s im u l a t e a n r e a l - wo r l dr i vi ng  c o n d i t i o n s ,   r e s pe c t i v e ly .   T he   pr o p o s e c o n t r o l   s t r a t e gy   s h o wn   in  F i gur e   7   w i ll   pr o vi de   n a t ur a l   f o l l o w i ng  c a pa bil i t i e s   t h a t   a r e   a ki n   t o   h u m a n   m a n ua l   dr i vi ng  i a   w i de   r a n ge   o f   dr i vi n s c e na r i o s ,   i n c l ud i ng  hi g h - s p e e dr i vi n a n l o w - s pe e s to p - a n d - go  s i t ua t i o ns .   T h e   h o s t ' s   s pe e a uto m a t i c a ll y   r e duc e s   i f   t h e   d i s t a nc e   i s   l e s s   t h a n   w h e n   t h e   t a r ge t   s pe e ds   up,   A R O( s )   s pe e ds   up  t h e   h o s t   a s   we l l ,   a l l   t h e   wa y   to  1  ( ) .   F or   th e   w e l l - or de r e d   s y s t e m   o f   t h e   r e w or ki n g   p a r o f   th e   s y s t e m   s h o wn   i n   ( 1 8 ) .     ( )    2 ( )   1 ( )   ( 18)     U s i n t h e   L a p l a c e   t r a n s f o r m   o n   ( 18 ) ,   we   n o w   ge t   in   ( 19 ) .     ( )   1 ( 2 ( )     1 ( ) )   ;   ( )   ( ) 1 ( )   1     ( 19)     L e t   ( )     ( ) .   B a l t e r i ng  t h e   c o n t r o l l e r   f o r   t h e   di s t ur b a n c e ' s   s t r uc t ur e   a n pa r a m e t e r s ,   z e r s t e a dy   s t a t e   e r r o r   c a n   b e   a c hi e ve f o r   v e hi c l e   d i s t a n c e .   I c a n   r a i s e   t h e   o r de r   o f   F ( s )   to   t h e   s e c o n o r de r   whi l e   ke e p i n t h e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   M A   ( s )   s h o wn   i n   ( 20 ) .   I i s   a ppr o pr i a t e   to   f o l l o t h e   pa r a m e t e r s   a n s t r uc t ur e .     F ( s )   =   1 + 2 1 + 2 + 2 2     ( )    ( ) 1  ( )   1 ( )   1 + 2 2 2   1 +    =   1 + ( 2 + ) + 2 2  2 2   ( 20)     D e s i g ni ng  t h e   d i s t ur b a n c e   o b s e r v e r   w i ll   pr o duc e   r e s u l t s   s i mi l a r   to   t h o s e   i n   t h e   pr i o r   s i t ua t i o n   i s   t h e   o b j e c t i v e .   T h e r e f o r e ,   de f i ne   t h e   p l a c e   o f   M A   ( s ) .           F i gur e   7.   S c h e m e   o f   A C C   w i t h   C A       I n   o r de r   to   de s i g n   f o r   ( )   1   t h e   c o n t r o l l e r ,   ( )    ( ) 1  ( )   1 ( )   1   ( d i m e ns i o nl e s s   g a i n   o f   t h e   P   c o n t r o l l e r ) .   T h e   n o m i ne e   h a s   a   d i m e ns i o n   o f   o n e   s e c o n d.   T h e   s t e di s t ur b a n c e   c h a n ge   r e s po n s e   i s   t h e a ppr o xi m a t e l y   4. s e c ,   or   4. 5   m s .   I n   F i gur e   t h e   v e l o c i t y   r e s po n s e   i s   de p i c t e d.   T h e   h o s s pe e a nd  v e hi c l e   d i s t a nc e   e xhi bi t   t h e   s a m e   a c c e l e r a t i o n   r e s po n s e   a s   i F i gur e   9.   T h e   pr o p o s e s tr a t e g y   a c hi e v e   t h e   z e r o   s t e a d y   s t a t e   de vi a t i o n   f o r   l i ne a r   go a l   ve hi c l e   s pe e c h a nge s ,   a s   s h o wn   i ( 21 ) ,   wh e n   t h e   s t r uc t ur e   a n pa r a m e t e r s   h a v e   t h e   F ( s )   o f   t h e   s e c o n o r de r   wi t h   t h e   s ub s e qu e n t   s t r uc t u r e   a n pa r a m e t e r s .     F ( s )   =   1 + 2 1 + 2 + 2 2   ( 21)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A ppr oac f or   mode ll ing   and  c ontr oll ing   o f   autono mous   c r uis e   c ontr ol   …  ( R.  K ir uba )   1539   W h e n   t h e   de c a y   d y na mi c s   i s   a ga i n   λ = 1[ s ] ,   t h e n   t h e   s y s t e m   ( )   c o n t r o l l e r   w i t h   ha v e   t h e   f o l l o w i ng  s t r uc tur e   s h o w n   i n   ( 22 ) .   1 + 2 2 2 1   = 1 +  2   ( 22)     F i gur e s   to 13   s h o ws   t h a f o r   a l l   u nc e r t a i n   c i r c u m s t a nc e s ,   t h e   M R A C 's   pe r f o r m a nc e   i s   be tt e r   t h a t h e   n o m i na l   f e e d b a c c o n t r o l l e r s .   As   t h e   v a l u e   o f   t h e   un k n o wn   pa r a m e t e r   i n c r e a s e s ,   t h e   pe r f o r m a n c e   de gr a de s   T a bl e   g i v e s   t h e   c o m pa r i s o n   o f   a c c e ler a t i o n   o f   h u m a n   a n A C C   m e t h o d .   M R AC   n e ve r t h e l e s s   a c hi e ve s   go o d   r e s ul t s   e ve n   whil e   t h e   n o m i na l   c o n t r o l l e r ' s   pe r f o r m a n c e   d e t e r i o r a t e s   a n e v e n   o s c i ll a t e s .               F i gur e   8.   Ve l o c i t y   pr o f il e   f o r   A C C   s y s t e m   u n de r   n o r m a l   c o n d i t i o n   F i gur e   9.   A c c e l e r a t i o n   pr o f il e   f o r   a c c   s y s t e m   u n de r   n o r m a l   c o n d i t i o n               F i gur e   1 0.   Ve l o c i t y   pr o f il e   f o r   A C C   s y s t e m   u n de r   S to p   a n Go   c o n d i t i o n   F i gur e   11.   A c c e l e r a t i o n   pr o f il e   f o r   A C C   s y s t e m   un de r   s t o p   a n go  c o n di t i o n               F i gur e   12.   Ve l o c i t y   pr o f il e   f o r   A C C   s y s t e m   u n de r   e m e r ge n c y   c o n d i t i o n   F i gur e   13.   A c c e l e r a t i o n   pr o f il e   u n de r   e m e r ge n c y   c o n d i t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m S c i Vo l .   3 7 ,   N o .   3 M a r c h   20 2 5 :   1 532 - 1 542   1540   T a bl e   1 .   C o m pa r i s o n   o f   a c c e l e r a t i o n   c h a r a c t e r i s t i c s   w i t h   AC C   a n h u m a n     A c c e l e r a ti o ( m/ s e c 2 )     P r e c e di ng   H uma n   A C C   95%   1.89   1.31   2.02   75%   1.56   1.13   1.38   M e a n   1.28   0.95   1.11   25%   1.03   0.83   0.79   5%   0.52   0.4   0.43   V a r ia nc e   0.17   0.07   0.22       6.   CONC L USI ON     I n   o r de r   to   a c hi e v e   b e ha vi o r   o f   t h e   s u bj e c t   v e hi c le  t h a t   w o ul a ppe a r   n a t ur a l   t a   h u m a n   dr i v e r   in  t y p i c a l   dr i v i ng  s c e n a r i o s   a n to  a c hi e v e   s a f e   b e h a vi o r   i n   s e v e r e - b r a k i ng  s i t ua t i o ns   wh e n   s i g nif i c a n t   de c e l e r a t i o ns   a r e   r e qui r e d,   t h e   s ugge s t e l e a r ni ng - b a s e ( GA   w i t h   R e i nf o r c e m e n t   a l go r i t hm )   AC C   w i t h   C c o n t r o l   a l go r i t hm   wa s   c r e a t e d.   T h e   r e c o m m e n d e d   a l go r i t hm   o pe r a t e s   t h e   s ubj e c t   c a r   i n   t h r e e   di s t i nc m o de s   t c o m bi ne   t h e   A C C   a n C A   s y s t e m s .   T h e   g o a l   o f   " c o m f o r t - m o de "   ( c o n t r o l   m o de - 1)   i s   to  ke e a   s a f e   ga p   b e t we e n   t h e   ve hi c l e s   i f r o n t   o f   i t   whil e   g i v i ng  t h e   dr i ve r   t h e   a ppe a r a n c e   t h a t   t h e y   a r e   do i n i t   n a t ur a ll y .   O n   a   t e s t   c a r ,   t h e   A C C /C A   s y s t e m   wa s   a l s o   pu t   i nto  us e .   I n   b ot h   hi g h - s pe e dr i vi ng  a n l o w - s p e e S G   c i r c u m s t a nc e s ,   i t   h a s   b e e n   de m o n s t r a t e t h a t   t h e   s ugge s t e c o n t r o l   s y s t e m   c a n   ge ne r a t e   a   n a t ur a l   f o l l o w i ng  pe r f o r m a n c e   t h a i s   c o m p a r a bl e   t h u m a n   m a nua l   dr i vi ng.   A dd i t i o n a ll y ,   i t   c a n   s t o da n ge r o us ly   c l o s e   v e hi c l e - to - v e hi c l e   d i s t a n c e s   f r o m   de v e l o p i ng  a s   a   r e s u l t   o f   h a r b r a k i ng  c i r c u m s t a n c e s .   Dr i v e r   a c c e p t a n c e   o f   a n   i n t e g r a t e d,   f u ll - r a n ge   A C C / C A   s y s t e m   c a n   b e   s uc c e s s f u ll y   i nc r e a s e w i t h   t h e   h e l o f   t h e   v e hi c l e   l o n g i t ud i na l - c o n t r o l   a l go r i t hm   pr o p o s e i n   t hi s   s t ud y .   A   n o v e l   m e t h o o f   l e a r ni ng  a l go r i t hm - b a s e m o de l li ng  w i ll   e ve n t ua l ly   a i t h e   AC C   s y s t e m   i n   b r i ng i ng  a bo u a   pa r a di g m   s hi f t   i n   t h e   a ut o m o t i v e   s e c t o r .       RE F E R E NC E S   [ 1]   X C he n,  Y Z ha i,   C L u,  J G o ng,  a nd  G .   W a ng,  A   le a r n in g   m o de l   f o r   p e r s o na li z e a da pt i ve   c r ui s e   c o nt r o l,   I E E E   I nt e ll i ge nt   V e hi c le s  Sy m pos iu m , P r oc e e di ng s , pp. 379 384, 2017, do i:  10.1109/I V S .2017.7995748.   [ 2]   W . D . J o ne s , “ K e e pi ng  c a r s   f r o c r a s hi ng,”   I E E E  Spe c tr um , vol . 38, no . 9, pp. 40 45, 2002, d o i:  10.1109/6.946636.   [ 3]   V M il a s J V il la gr á J G o d oy a nd  C G o nz á l e z C o mpa r in f u z z y   a nd  in t e ll ig e nt   P I   c o nt r ol le r s   in   s to p - a nd -   go   ma noe u v r e s ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on   C ont r ol   Sy s t e m s   T e c hnol ogy ,   v o l.   20,  no 3,  pp.  770 778,  2012,   do i:   10.1109/ T C S T .2011.2135859.   [ 4]   J .   E .   N a r a n j o,   C .   G on z à l e z ,   R .   G a r c í a ,   a n d   T .   D e   P e d r o,   A C C + s t op & g m a n e u ve r s   w i t h   t h r ot t l e   a n d   b r a k e   f u z z c on t r ol ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n t e l l i g e n t   T r a n s p o r t a t i o n   S y s t e m s ,   vol .   7 ,   n o.   2 ,   p p .   2 1 3 2 2 4 ,   J u n .   2 0 0 6 ,   d oi :   10.1109/ T I T S .2006.874723.   [ 5]   V M il a s   a nd  S E S hl a dove r H a ndl in c ut - in   v e hi c l e s   in   s tr in gs   of   c oo p e r a ti ve   a da pt i ve   c r ui s e   c o nt r o ve hi c le s ,”   J our nal   of   I nt e ll ig e nt   T r ans por ta ti on  Sy s te m s :   T e c hnol ogy P la nni ng,   and  O pe r at io ns vo l.   20,  n o 2,   pp.  178 191,  2016,   do i:   10.1080/15472450.2 015.1016023.   [ 6]   L N o u ve li è r e   a nd  S M a mm a r E x pe r im e n ta ve hi c l e   lo ng it ud in a c o n tr o us in a   s e c o nd  or de r   s li di ng  mo d e   te c hni qu e ,”   C ont r ol   E ngi ne e r in g P r ac ti c e , vo l.  15, n o . 8, pp. 943 954, 2007, d o i 1 0.1016/j .c o n e ngpr a c .2006.11.011.   [ 7]   S M oo n,  I .   M oo n,  a nd  K Y i,   D e s ig n,  tu ni ng,  a nd  e v a lu a ti o of   a   f ul l - r a nge   a da pt i ve   c r ui s e   c o nt r o s y s te m   w it c o ll is io a vo id a nc e ,”   C ont r ol  E ngi ne e r in P r ac ti c e , vo l.  17, n o . 4, pp. 4 42 455, 2009, do i:  10.1016/j . c o n e ngpr a c .2008.09.006.   [ 8]   J J M a r ti ne z   a nd  C C a nuda s - de - W it A   s a f e   l o ngi tu di na c ont r ol   f o r   a da pt iv e   c r u is e   c o nt r o l   a nd  s to p - a nd - g o   s c e na r i o s ,”   I E E E   T r ans ac ti ons  on C ont r ol  Sy s te m s  T e c hnol ogy , v o l.  15, n o . 2, pp . 246 258, 2007, do i:  10.1109/ T C S T .2006.886432.   [ 9]   V L .   B a g e s hw a r W L .   G a r r a r d,   a n R R a j a m a n i,   M od e p r e d i c t i ve   c on tr ol   of   t r a ns i t i ona l   m a n e u ve r s   f or   a da p ti ve   c r u i s e   c on t r ol   ve h i c l e s ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on   V e hi c u la r   T e c hn ol og y ,   vol .   5 3,   n o.  5,   pp 15 73 1 58 5,   20 04 d oi :   1 0 .1 10 9/ T V T . 2 00 4. 83 36 25 .   [ 10]   T .   T a ka gi   a nd  M S uge n o F u z z y   id e nt i f i c a ti o of   s y s t e ms   a nd  it s   a ppl ic a ti o ns   to   m o de li ng  a nd  c o nt r o l,   I E E E   T r ans ac ti ons   on   Sy s te m s , M an and C y be r n e ti c s , v o l.  S M C - 15, n o . 1, pp. 116 13 2, 1985, do i:  10.1109/ T S M C .1985.6313399.   [ 11]   R B a buš ka   a nd  H B V e r br ugg e n,  A ove r v i e w   of   f uz z y   m o d e li ng  f or   c o nt r o l,   C ont r ol   E ngi ne e r in P r ac ti c e vo l.   4,  n o .   11,  pp. 1593 1606, 1996 , do i:  10.1016/0967 - 0661( 96) 00175 - X.   [ 12]   T C Y a ng,  N e tw o r k e c o n tr o s y s t e m:   a   br i e f   s ur ve y ,”   I E E   P r oc e e di ngs :   C ont r ol   T he or y   and   A ppl ic at io ns v ol 153,  no .   4,    pp. 403 412, 2006, do i:  10.1049/i p - c ta :2 0050178.   [ 13]   X W a ng,   L Z hu,  H W a ng,  T T a ng,  a nd  K L i,   R o bus di s tr ib ut e c r ui s e   c o n tr o of   mul ti pl e   hi gh - s pe e tr a in s   ba s e o di s tu r ba nc e   o b s e r ve r ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  I nt e ll ig e nt   T r ans por ta ti on  Sy s te m s vo l.   22,  n o 1,   pp.  267 279,  2021,  do i:   10.1109/ T I T S .2019.2956162.   [ 14]   G R a ja K K o tt ur s a m y K D e v R N a r a y a na n,  A R a ja a nd  K B V K a r th ik B l o c k c ha in - in t e g r a te mul ti a g e nt   de e r e in f or c e m e nt   l e a r ni ng  f or   s e c ur in c oo p e r a ti ve   a da pt i ve   c r ui s e   c o n t r o l,   I E E E   T r ans ac ti ons   on  I nt e ll ig e nt   T r ans por ta ti on   Sy s te m s , v o l.  23, n o . 7, pp. 9630 9639 , 2022, d o i:  10.1109/ T I T S .2022.3168486.   [ 15]   D C he n,  K Z ha ng,  Y W a ng,  X Y in Z L i,   a nd  D F il e v C o mm uni c a ti o n - e f f ic i e nt   d e c e nt r a li z e mul ti - a g e nt   r e in f or c e m e nt   le a r ni ng  f or   c oo p e r a ti ve   a da pt i ve   c r ui s e   c o n tr o l,   I E E E   T r ans ac ti ons   on  I nt e ll ig e nt   V e hi c le s 2024,  do i:   10.1109/ T I V .2024.3368025.   [ 16]   Y L i,   Z W a ng,  W X u,  W G a o Y X u,  a nd  F .   X ia o M o de li ng  a nd  e ne r g y   d y na mi c   c o nt r o f or   a   Z E H   v ia   h y br id   m o d e l - ba s e de e p r e in f o r c e m e nt  l e a r ni ng,”   E ne r gy , vo l.  277, 2023, d o i:  10.1 016/ j. e n e r g y .2023.12 7627.   [ 17]   R K ir uba   a nd  K M a la r v iz hi F r a c ti o na P I D   w it ge n e ti c   a lg o r i th a ppr o a c f o r   in dus tr ia ta nk  le ve c o nt r o p r o c e s s ,”   E le c tr ic   P o w e r  C om pone nt s  and Sy s te m s , 2024, do i:  10.1080/15325008. 2024.2318408.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A ppr oac f or   mode ll ing   and  c ontr oll ing   o f   autono mous   c r uis e   c ontr ol   …  ( R.  K ir uba )   1541   [ 18]   D P a th a r e ,   L L a in e ,   a nd  M H C he h r e gha ni T a c ti c a l   D e c is i o ma ki ng   f o r   a ut o n o m o us   tr u c ks   b y   d e e r e in f or c e m e nt   le a r n in g   w it h t o ta c o s of   o p e r a ti o n ba s e d r e w a r d,”  M a r . 2024, [ O nl in e ] .  A v a il a bl e ht tp :/ /a r x i v . or g/ a bs /2 403.06524 .   [ 19]   W Z hu,  X G u o D O w a ki K K ut s uz a w a a nd  M H a y a s hi be A   s ur ve y   of   s im - to - r e a tr a ns f e r   t e c hni qu e s   a ppl ie d   to   r e in f or c e m e nt   l e a r ni ng  f o r   bi o in s pi r e r o b ot s ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  N e ur al   N e tw or k s   and  L e a r ni ng  Sy s te m s ,   v o l.   34,  no.  7,     pp. 3444 3459, 2023, do i:  10.1109/ T N N L S .2021.3112718.   [ 20]   K Z ha ng,  T P u Q Z ha ng,  a nd  Z N ie C oo r di na t e d e c is io c o nt r o of   la ne - c ha nge   a nd  c a r - f ol l o w in f o r   in te ll ig e nt   v e h ic l e   ba s e d o n t im e  s e r i e s  pr e di c ti o n a nd d e e p r e in f or c e m e nt  l e a r ni n g,”   Se ns or s , v o l.  24, n o . 2, 2024, d o i 10.3390/s 24020403.   [ 21]   S K e ts a y o m,  D M a n e e th a m,  a nd  P N C r is na pa ti , “ A G V   ma n e u ve r a bi li t y   s im ul a ti o a nd  de s ig ba s e o pur e   pur s ui a lg or i th w it h o bs ta c l e  a vo id a nc e ,”   I ndone s ia n J our nal  of  E le c tr ic al  E ngi ne e r in g and C om put e r  Sc ie nc e , v o l.  34,  n o . 2,  pp. 835 847, 20 24,  do i:  10.11591/i je e c s .v 3 4. i2 .pp835 - 847.   [ 22]   R B a la mur uga n,  K S V a ir a ve l,   M K a li mut hu,  a nd  V K D e v i,   F u z z y   l o gi c   c o nt r ol le r - ba s e L u o   c o n ve r t e r   f or   li ght   e l e c tr i c   ve hi c le s ,”   I ndone s ia J our nal   o f   E le c tr ic al   E ngi ne e r in an C om put e r   Sc ie nc e ,   v o l.   34,  n o 1,  pp.  641 646,  202 4,  do i:   10.11591/i je e c s .v 34.i 1.pp641 - 646.   [ 23]   H A bo ud,  A A mo u r i,   A C he r f ia a nd  A M .   B o u c h e la ghe m,  F r a c t i o na l - o r d e r   P I D   c o n tr o ll e r   tu n e b y   pa r ti c l e   s w a r o pt im i z a ti o a lg o r it hm  f or   a   pl a na r   C D P R   c o nt r o l,   I ndone s ia J our nal   o f   E le c t r ic al   E ngi ne e r in g   and  C om put e r   Sc i e nc e v o l.   33,  no . 3, pp. 1500 1510, 2024, d o i:  10.11591/i je e c s .v 33. i3 .pp150 0 - 1510.   [ 24]   M B r o s o w s k y F K e c k,  J K e tt e r e r S I s e l e D S li e t e r a nd  M Z o ll n e r S a f e   de e r e in f or c e m e nt   l e a r ni ng  f o r   a da pt i ve   c r ui s e   c o nt r o b y   im p o s in s t a te - s pe c i f i c   s a f e   s e ts ,”   I E E E   I nt e ll ig e nt   V e hi c le s   Sy m pos iu m P r oc e e di ngs ,   v o l.   2021 - J ul y pp.  488 495,  2021, do i:  10.1109/ I V 48863.2021.9575258.   [ 25]   H H a il e mi c ha e l,   B A y a l e w L K e r b e l,   A I v a nc o a nd  K L oi s e ll e S a f e t y   f il te r in f o r   r e in f or c e m e nt   l e a r ni ng - ba s e a da pt iv e   c r ui s e  c o nt r o l,   I F A C - P ape r s O nL in e , vo l.  55, n o . 24, pp. 149 1 54, 2022, do i:  10.1016/j . i f a c ol .2022.10.276.       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       R .   K i r u ba           h as   c o m p l e t e d   h e u n d e r   g rad u at i o n   fro Ban n ari   A mm a n   I n s t i t u t o f   T e ch n o l o g y   i n   2 0 1 1   an d   Mas t e rs   i n   C o n t ro l   a n d   I n s t ru men t at i o n   E n g i n e e r i n g   fro K o n g u   E n g i n ee r i n g   C o l l e g e   i n   2 0 1 3   an d   Pu rs u i n g   P h . D .   i n   p r o ce s s   m o d e l i n g ,   co n t ro l l e d e s i g n   an d   o p t i mi zat i o n   u s i n g   m a c h i n e   l e arn i n g   t ech n i q u e s .   S h s t ar t e d   h e t e a ch i n g   p ro f e s s i o n   i n   t h e   y e ar   2 0 1 3   as   an   as s i s t an t   p ro fe s s o i n   t h e   D e p art men t   o E l ec t ro n i c s   an d   In s t ru men t at i o n   E n g i n ee r i n g ,   D r.   Mah a l i n g a Co l l eg e   o E n g i n ee ri n g   an d   T ech n o l o g y ,   j o i n e d   as   A s s i s t an t   Pro fe s s o r   i n   t h D e p art me n t   o f   E l e c t ro n i c s   an d   In s t ru me n t at i o n   E n g i n ee r i n g ,   SN S   Co l l eg o f   T e ch n o l o g y ,   C o i m b at o r e .   Sh e   i s   cu rr e n t l y   w o rk i n g   as   A s s i s t an t   Pro fe s s o i n   t h e   D e p art me n t   o f   E l ec t ro n i c s   an d   I n s t ru me n t at i o n   E n g i n ee r i n g   at   Sri   Ra mak ri s h n a   E n g i n ee r i n g   Co l l eg e .   S h e   h as   5   y e ars   o e x p e ri en ce   i n   T e a ch i n g .   H e ar e a s   o s p e ci al i zat i o n   ar e   p ro ce s s   c o n t ro l   a n d   i n s t ru m en t at i o n   a n d   s y s t em  i d e n t i f i c at i o n .   Sh h as   p u b l i s h ed   r e s e ar ch   p ap e rs   i n   b o t h   n at i o n a l   an d   i n t e r n at i o n al   j o u r n al s .   H e r   ci t at i o n   i n d e x   i n   j o u rn a l s   i s   1 0   an d   h - In d e x   i s   2 .   Sh i s   a   L i f e   Mem b e r   o In d i an   S o c i e t y   fo T ec h n i c a l   E d u c at i o n   a n d   In s t ru men t   So c i e t y   o In d i a.   S h e   c a n   b e   c o n t ac t e d   at   em a i l :   k i ru b a. r@ s r ec . a c . i n .         S.   P ri n ce  Sa m u e l           co m p l e t ed   BE ,   E l ec t ro n i c s   an d   In s t ru m en t at i o n   E n g i n ee ri n g   at   K ar u n y a   U n i v e rs i t y ,   C o i m b at o r e   a n d   d i d   h i s   m as t e rs   i n   E m b e d d e d   S y s t em s   E n g i n ee ri n g   at   K ar u n y U n i v e rs i t y ,   C o i m b at o r e .   H av i n g   t e a c h i n g   e x p e ri e n ce  o f   1 0   y e ars ,   cu rr e n t l y   s h i s   w o rk i n g   as   an   A s s i s t an t   p ro fe s s o at   SN Co l l e g e   o t ec h n o l o g y ,   Co i m b at o re ,   In d i a.   H e ar e a   o i n t e r e s t   i n c l u d e s   p o w e s y s t em s ,   r en e w ab l e   en e rg y ,   el ec t ri c   v eh i cl e s ,   au t o m at i o n ,   b i o m ed i c a l   s i g n a l   p ro ce s s i n g .   H c an   b e   c o n t ac t e d   at   emai l :   p ri n ce s a m u el 2 3 9 @ g m a i l . co m .         N.   Ka v i t h a           p u rs u i n g   h e r   Ph . D .   i n   E l ec t ri c a l   E n g i n ee r i n g ,   A n n a   U n i v e rs i t y ,   Ch en n a i .   S h e   r ecei v ed   h e B . E .   D eg r e i n   E l ec t ro n i c s   an d   C o mm u n i c at i o n   E n g i n ee ri n g   fr o m   K SR  Co l l eg e   o f   T ech n o l o g y ,   T i ru ch e n g o d e   a n d   M. E .   D eg r ee   i n   C o n t ro l   an d   In s t ru men t at i o n   E n g i n ee r i n g   fro m   K o n g u   E n g i n ee r i n g   Co l l eg e ,   E r o d e.   S h e   h as   1 0   y e ars   o t e a ch i n g   e x p e r i e n ce   an d   c u rr e n t l y   w o rk i n g   as   A s s i s t an t   Pro fe s s o i n   t h D e p art me n t   o f   E l ec t ro n i c s   an d   I n s t ru me n t at i o n   E n g i n ee ri n g   at   H i n d u s t h an   Co l l eg e   o E n g i n ee r i n g   a n d   T ec h n o l o g y ,   Co i m b at o re.   Sh i s   l i f e   mem b e o I ST E ,   IA E N G   an d   I S o I .   S h e   h as   p u b l i s h e d   m o r e   t h a n   1 5   re s e ar ch   p ap e rs   i n   co n f e r en ce s   an d   j o u r n al s .   H e re s e ar c h   i n t e r e s t   i n c l u d e s   d i g i t al   i m a g e   p ro ce s s i n g ,   w i r el e s s   s e n s o n e t w o r k s ,   an d   co n t ro l   s y s t em s .   Sh e   c an   b e   co n t a c t ed   at   em ai l :   k av i t h a . e i e@ h i ce t . ac . i n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.