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Reinforcement Learning for Semi-Active Vertical Dynamics Control with Real-World Tests

Ultsch, Johannes und Pfeiffer, Andreas und Ruggaber, Julian und Kamp, Tobias und Brembeck, Jonathan und Tobolar, Jakub (2024) Reinforcement Learning for Semi-Active Vertical Dynamics Control with Real-World Tests. Applied Sciences, 14 (16), Seite 7066. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/app14167066. ISSN 2076-3417.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2076-3417/14/16/7066

Kurzfassung

In vertical vehicle dynamics control, semi-active dampers are used to enhance ride comfort and road-holding with only minor additional energy expenses. However, a complex control problem arises from the combined effects of (1) the constrained semi-active damper characteristic, (2) the opposing control objectives of improving ride comfort and road-holding, and (3) the additionally coupled vertical dynamic system. This work presents the application of Reinforcement Learning to the vertical dynamics control problem of a real street vehicle to address these issues. We discuss the entire Reinforcement Learning-based controller design process, which started with deriving a sufficiently accurate training model representing the vehicle behavior. The obtained model was then used to train a Reinforcement Learning agent, which offered improved vehicle ride qualities. After that, we verified the trained agent in a full-vehicle simulation setup before the agent was deployed in the real vehicle. Quantitative and qualitative real-world tests highlight the increased performance of the trained agent in comparison to a benchmark controller. Tests on a real-world four-post test rig showed that the trained RL-based controller was able to outperform an offline-optimized benchmark controller on road-like excitations, improving the comfort criterion by about 2.5% and the road-holding criterion by about 2.0% on average.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206845/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Reinforcement Learning for Semi-Active Vertical Dynamics Control with Real-World Tests
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ultsch, JohannesJohannes.Ultsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6483-8468NICHT SPEZIFIZIERT
Pfeiffer, AndreasAndreas.Pfeiffer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ruggaber, JulianJulian.Ruggaber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4300-9104NICHT SPEZIFIZIERT
Kamp, Tobiastobias.kamp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-5584-2928169071767
Brembeck, Jonathanjonathan.brembeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7671-5251NICHT SPEZIFIZIERT
Tobolar, JakubJakub.Tobolar (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4888-4664169071768
Datum:12 August 2024
Erschienen in:Applied Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.3390/app14167066
Seitenbereich:Seite 7066
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Special Issue: Trends and Prospects in Vehicle System Dynamics
ISSN:2076-3417
Status:veröffentlicht
Stichwörter:reinforcement learning; vertical dynamics control; semi-active damping; FMI; Modelica
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HGF - Programmthema:Straßenverkehr
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DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - V&V4NGC - Methoden, Prozesse und Werkzeugketten für die Validierung & Verifikation von NGC
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Fahrzeug-Systemdynamik
Hinterlegt von: Ultsch, Johannes
Hinterlegt am:07 Okt 2024 17:44
Letzte Änderung:10 Okt 2024 13:15

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