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可扩展车队分布式非线性预测控制策略设计与分析
| 论文题名： | 可扩展车队分布式非线性预测控制策略设计与分析 |
| 关键词： | 车辆队列;分布式控制;模型预测控制;一致性 |
| 摘要： | 车辆队列在提高道路安全性和流通率以及减少车辆燃料消耗等方面具有极大潜能和优势，而分布式控制策略可有效处理队列非线性、约束、信息传递和规模变化等问题，是车辆发挥队列优势的重要保障。因此研究车辆队列分布式控制策略具有重要的理论和现实意义。 针对在不同通信拓扑下车队协同控制、编队控制以及可扩展性等问题，应用图论、弦稳定性和一致性等控制理论，研究可扩展车队分布式非线性模型预测控制策略。论文主要研究工作如下： (1)针对异质车队弦稳定和一致稳定性问题，提出可扩展的分布式非线性模型预测控制策略。基于前车-后车单向通信拓扑，建立车队可扩展纵向离散时间非线性偏差模型。通过定义车辆跟踪性能指标和附加队形约束条件，描述可扩展车队分布式滚动优化控制问题。设计终端约束和参数条件，建立车队闭环系统稳定性与优化问题递推可行性。最后仿真验证了该策略的有效性。 (2)针对车队动态一致性和稳定性协同控制问题，提出了一种混合拓扑通信非线性车队分布式分层模型预测控制策略。采用有向图模型表征车辆队列的混合通信拓扑结构，建立车队的动态一致性目标函数和车辆跟踪稳定性目标函数。据此描述分布式双层滚动时域优化控制问题，设计并分析优化问题收缩约束和参数条件。建立混合通信拓扑下可扩展非线性车队一致性稳态和弦稳定结果，并通过仿真验证策略有效性。 |
| 作者： | 李壮 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 余世明;何德峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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