通信網(wǎng)絡(luò)影響下自主車隊(duì)建模與控制研究.pdf

1、作為智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems，ITS)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域之一，自動(dòng)化高速公路系統(tǒng)(Automated Highway Systems，AHS)因其能提高交通運(yùn)營(yíng)效率、改善交通安全、降低能源消耗、減少交通事故等眾多優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高速公路系統(tǒng)的一個(gè)主要手段就是基于車輛控制系統(tǒng)(Vehicle Control System，VCS)的自主車隊(duì)控制(Automa

2、ted Vehicle Control Systems，AVCS)的方法，通過(guò)對(duì)車輛自身行駛狀況(如車輛速度、加速度以及橫向誤差等)和前方行駛環(huán)境的測(cè)量(如車間距離、相對(duì)速度、領(lǐng)車加速度等)，最終采取措施(轉(zhuǎn)向、油門、剎車等)對(duì)車輛進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到上述目的。
　　本文在分析梳理現(xiàn)有的自動(dòng)化高速公路系統(tǒng)研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)自主車隊(duì)建模與控制這一課題進(jìn)行了深入的研究，并針對(duì)其可能面臨的通信網(wǎng)絡(luò)丟包等新情況，研究了一種能保證系統(tǒng)穩(wěn)定的

3、解決辦法，主要內(nèi)容如下：
　　1、研究現(xiàn)狀分析。比較全面地概述了自主車隊(duì)建模與控制的基本概念、具體方法、研究現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題等。
　　2、車輛縱橫向建模。在分析總結(jié)現(xiàn)有的自主車輛縱橫向模型優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從優(yōu)化現(xiàn)有模型、利于控制器設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，提出了本文所用的模型，其中主要包括基于橫向誤差的車輛橫向的動(dòng)力學(xué)模型、基于牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的車輛縱向的動(dòng)態(tài)模型以及整個(gè)車隊(duì)的結(jié)構(gòu)模型。
　　3、理想通信下自主車隊(duì)的控制。在理

4、想的通信網(wǎng)絡(luò)條件下，對(duì)橫向控制，分別采用基于橫向誤差的狀態(tài)反饋控制和基于預(yù)瞄跟隨模型的輸出反饋的方法設(shè)計(jì)車道保持(Lane Keeping System，LKS)控制器，然后仿真分析了狀態(tài)反饋時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差出現(xiàn)的原因。對(duì)于縱向車隊(duì)控制，則分別利用PID控制、李雅普諾夫控制的方法進(jìn)行了車隊(duì)控制器的設(shè)計(jì)，然后利用仿真分析了車隊(duì)的整體穩(wěn)定性和在兩種縱向控制方法下的差異，如對(duì)初始車間距離誤差的響應(yīng)、對(duì)領(lǐng)隊(duì)車輛速度變化的適應(yīng)性以及對(duì)車輛不確定因素的魯