自動(dòng)公路系統(tǒng)車輛組隊(duì)控制研究.pdf

1、自動(dòng)公路系統(tǒng)是一個(gè)集車隊(duì)、駕駛員和道路于一體的、包括車輛自動(dòng)導(dǎo)航和控制、交通管理自動(dòng)化、以及事故處理自動(dòng)化的巨系統(tǒng)。是智能運(yùn)輸系統(tǒng)的最終目標(biāo)，是人類解決交通擁堵問題的較好方案之一。因此人們對(duì)自動(dòng)公路系統(tǒng)的研究投入了極大的熱情，而為提高公路的通流量以及安全性，汽車組隊(duì)行駛就成為自動(dòng)公路系統(tǒng)的一個(gè)主要的運(yùn)行方式。雖然汽車組隊(duì)行駛暫時(shí)無法應(yīng)用到現(xiàn)有的公路系統(tǒng)中，但對(duì)其控制的研究必將為自動(dòng)公路系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文針對(duì)自動(dòng)公路系統(tǒng)中汽車

2、組隊(duì)控制進(jìn)行了研究，主要工作有以下幾個(gè)方面： 研究了車組系統(tǒng)的分散控制問題。將包含原理應(yīng)用于車組系統(tǒng)中，將車組系統(tǒng)看作具有重疊結(jié)構(gòu)的互聯(lián)系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行重疊結(jié)構(gòu)的分解，使之成為在擴(kuò)展空間中的解耦子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在擴(kuò)展空間中為子系統(tǒng)設(shè)計(jì)分散控制率，然后將擴(kuò)展空間中設(shè)計(jì)的分散控制率收縮回原空間。另外將重疊結(jié)構(gòu)分解的方法推廣到具有其它隊(duì)型的車隊(duì)控制中，該研究結(jié)果為復(fù)雜系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新思路。 對(duì)分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及跟

3、蹤穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。首先分析了復(fù)雜互聯(lián)大系統(tǒng)的可控性及可觀性，在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，得出了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件。其次利用LMI方法分析了系統(tǒng)在受到擾動(dòng)或參數(shù)發(fā)生變化時(shí)能夠保持跟蹤穩(wěn)定性的條件，在得出魯棒穩(wěn)定度的同時(shí)還可以得到系統(tǒng)的魯棒控制率。 討論了車組系統(tǒng)的模糊控制方法。該方法是針對(duì)車隊(duì)中各車輛的類型與參數(shù)不盡相同的情況提出的，在這種情況之下，如果采用相同的控制器控制各個(gè)車輛，有可能造成控制效果變差，甚至車隊(duì)運(yùn)行不穩(wěn)定。

4、而模糊控制方法不要求車輛有準(zhǔn)確的模型，根據(jù)司機(jī)的經(jīng)驗(yàn)思維建立模糊規(guī)則，可以達(dá)到很好的控制效果。 針對(duì)車隊(duì)運(yùn)行過程中有其它車輛加入的情況即并道情況進(jìn)行了研究。首先為滿足并道控制要求，為并道控制車輛設(shè)計(jì)了期望的速度、加速度及距離軌跡。在研究中發(fā)現(xiàn)如果單純從并道操作的物理要求出發(fā)，可能會(huì)得出期望的速度、加速度及距離軌跡相互矛盾的情況。為解決這個(gè)問題，將并道完成時(shí)刻提前，即讓并道車輛與主隊(duì)車輛在速度、加速度上提前達(dá)成一致，并滿足距離的要

5、求。其次，將車組系統(tǒng)并入車輛歸納為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，對(duì)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制問題進(jìn)行了研究。研究了此類系統(tǒng)的分散關(guān)聯(lián)鎮(zhèn)定問題即在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展的條件下，通過設(shè)計(jì)新加入子系統(tǒng)的分散控制律，使加入新子系統(tǒng)后的整個(gè)大系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定且關(guān)聯(lián)穩(wěn)定。文中基于Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式(LMI)方法，推導(dǎo)了一類擴(kuò)展結(jié)構(gòu)大系統(tǒng)可關(guān)聯(lián)鎮(zhèn)定的充分條件，并給出擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的分散鎮(zhèn)定控制器的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)互聯(lián)和結(jié)構(gòu)的不確定性，推導(dǎo)了此類系統(tǒng)魯棒關(guān)聯(lián)鎮(zhèn)