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通信时滞下自主车辆队列的完全稳定性分析研究
| 论文题名： | 通信时滞下自主车辆队列的完全稳定性分析研究 |
| 关键词： | 自主车辆队列;无线通信;时滞现象;完全稳定性 |
| 摘要： | 自主车辆通过无线通信实现车间信息共享，以期望的间距进行列队式行驶，能够有效缓解交通拥堵，提升能源利用率，减少交通事故发生。然而，在车车通信、车路通信中，由于通信带宽、信道受阻等客观条件的限制，必然存在通信时滞，对自主车辆队列控制系统的稳定性造成消极影响，甚至会导致安全事故。针对通信时滞下的自主车辆队列开展稳定性分析，获取时滞边界，对更有针对性地设计控制系统至关重要。现有关于自主车辆队列的稳定性分析方法，大多数仅能得到稳定性的充分条件，而非充要条件，时滞边界的计算结果具有很大的保守性。因此，论文研究通信时滞下自主车辆队列的完全稳定性问题，旨在获取车队系统的准确时滞边界。论文的主要研究工作和成果如下： （1）针对同构自主车辆队列的单时滞与多时滞两种情况，分别构建了自主车辆队列的闭环控制系统，证明了车队系统的时滞依赖特性，提出了一种任意信息流拓扑下车队系统的Hurwitz稳定性判别方法。在此基础上，利用特征根聚类法对其进行完全稳定性分析，获得了同构车队系统的时滞边界。仿真结果表明，所提出的完全稳定性分析方法是有效的。 （2）针对异构自主车辆队列的单时滞与多时滞两种情况，考虑不同的车辆动力学特性和控制器增益，分别构建了自主车辆队列的闭环控制系统，建立了与子系统稳定性等价的状态空间表达式。在此基础上，利用特征根聚类法对其进行完全稳定性分析，得到了异构车队系统的时滞边界，仿真验证了所提出的完全稳定性分析方法是有效的。 （3）采用PLEXE软件平台，搭建了自主车辆队列实时仿真环境，开展了同构/异构车队的实时仿真。围绕自主车辆队列建模的“四元素”框架，修改相关代码模块，分别对同构与异构自主车辆队列系统进行PLEXE实时仿真实验，其结果与数值仿真结果相吻合，进一步验证了所提出完全稳定性分析方法的有效性。 |
| 作者： | 梁宇飞 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 朱旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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