車隊協(xié)同駕駛分散變結構建模、仿真與控制研究.pdf

1、車隊協(xié)同駕駛是智能車路系統(tǒng)研究中的新熱點。車隊協(xié)同駕駛研究旨在兼顧道路交通安全與效率的條件下，充分利用道路條件，將若干單車組成跨車道柔性車隊，使其能夠根據(jù)不同交通狀況，通過協(xié)作的方式完成相關車隊駕駛策略，增加交通流量，緩解交通擁堵。目前車隊協(xié)同駕駛研究主要集中在先進車輛控制及輔助駕駛技術，雖然車路通信技術研究較為成熟，已應用于動態(tài)交通誘導和不停車收費等先進交通信息管理系統(tǒng)，但是由于駕駛行為多樣性和車輛高速移動性，支持車隊協(xié)同駕駛的車車通

2、信還處于研究中，相關通信介質和協(xié)議還處在試驗階段。同時，考慮到車隊協(xié)同駕駛系統(tǒng)是一個廣義的分散控制系統(tǒng)，其相關理論與方法仍處在不斷發(fā)展和完善中，利用各種交通仿真與實驗技術開展系統(tǒng)測試與驗證是非常必要的。因此，本文主要采用半實物仿真技術，依托武漢理工大學智能交通系統(tǒng)研究中心構建的道路交通機電平臺，開展車隊協(xié)同駕駛建模、仿真與控制研究。論文主要內容如下：
　　 首先，構建了車隊協(xié)同駕駛半實物仿真系統(tǒng)。在介紹了道路交通機電平臺之后，主

3、要討論了系統(tǒng)的組成和功能，從系統(tǒng)結構，車隊支持信息采集，車路信息交互以及車隊分散變結構控制策略等方面作了詳細說明。
　　 其次，開展了一維車隊直道行駛研究：首先提出了一維車隊直道行駛建模與控制問題，接著在直道路況下對一維車隊控制系統(tǒng)進行建模，包括建立車速控制模型和車間距控制模型，然后采用分散滑模變結構方法設計一維車隊首車巡航與后車跟隨控制器，同時，采用Lyapunov穩(wěn)定性理論對單車(首車)以及車隊行駛穩(wěn)定性進行分析，最后在MA

4、TLAB環(huán)境下驗證控制器設計的有效性和穩(wěn)定性。
　　 第三，開展了二維車隊彎道行駛研究：首先分析車輛縱橫向耦合影響，提出了二維車隊彎道建模與控制問題，接著在彎道路況下針對二維車隊換道、超車以及車道保持策略，建立二維車隊耦合控制系統(tǒng)，包括縱向控制、橫向控制以及橫擺角控制模型，然后采用分散滑模變結構方法設計相應的耦合控制律，同時，采用Lyapunov穩(wěn)定性理論對單車(首車)以及車隊行駛穩(wěn)定性進行分析，最后在MATLAB環(huán)境下驗證控制