車隊(duì)協(xié)同駕駛分散變結(jié)構(gòu)建模、仿真與控制研究.pdf

1、車隊(duì)協(xié)同駕駛是智能車路系統(tǒng)研究中的新熱點(diǎn)。車隊(duì)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(duì)，使其能夠根據(jù)不同交通狀況，通過(guò)協(xié)作的方式完成相關(guān)車隊(duì)駕駛策略，增加交通流量，緩解交通擁堵。目前車隊(duì)協(xié)同駕駛研究主要集中在先進(jìn)車輛控制及輔助駕駛技術(shù)，雖然車路通信技術(shù)研究較為成熟，已應(yīng)用于動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)和不停車收費(fèi)等先進(jìn)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(dòng)性，支持車隊(duì)協(xié)同駕駛的車車通

2、信還處于研究中，相關(guān)通信介質(zhì)和協(xié)議還處在試驗(yàn)階段。同時(shí)，考慮到車隊(duì)協(xié)同駕駛系統(tǒng)是一個(gè)廣義的分散控制系統(tǒng)，其相關(guān)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(shí)驗(yàn)技術(shù)開展系統(tǒng)測(cè)試與驗(yàn)證是非常必要的。因此，本文主要采用半實(shí)物仿真技術(shù)，依托武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心構(gòu)建的道路交通機(jī)電平臺(tái)，開展車隊(duì)協(xié)同駕駛建模、仿真與控制研究。論文主要內(nèi)容如下：
　　 首先，構(gòu)建了車隊(duì)協(xié)同駕駛半實(shí)物仿真系統(tǒng)。在介紹了道路交通機(jī)電平臺(tái)之后，主

3、要討論了系統(tǒng)的組成和功能，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，車隊(duì)支持信息采集，車路信息交互以及車隊(duì)分散變結(jié)構(gòu)控制策略等方面作了詳細(xì)說(shuō)明。
　　 其次，開展了一維車隊(duì)直道行駛研究：首先提出了一維車隊(duì)直道行駛建模與控制問(wèn)題，接著在直道路況下對(duì)一維車隊(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)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(jié)構(gòu)方法設(shè)計(jì)一維車隊(duì)首車巡航與后車跟隨控制器，同時(shí)，采用Lyapunov穩(wěn)定性理論對(duì)單車(首車)以及車隊(duì)行駛穩(wěn)定性進(jìn)行分析，最后在MA

4、TLAB環(huán)境下驗(yàn)證控制器設(shè)計(jì)的有效性和穩(wěn)定性。
　　 第三，開展了二維車隊(duì)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(duì)彎道建模與控制問(wèn)題，接著在彎道路況下針對(duì)二維車隊(duì)換道、超車以及車道保持策略，建立二維車隊(duì)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(jié)構(gòu)方法設(shè)計(jì)相應(yīng)的耦合控制律，同時(shí)，采用Lyapunov穩(wěn)定性理論對(duì)單車(首車)以及車隊(duì)行駛穩(wěn)定性進(jìn)行分析，最后在MATLAB環(huán)境下驗(yàn)證控制