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考虑相邻前车换道行为的匀质队列协同控制策略研究
| 论文题名： | 考虑相邻前车换道行为的匀质队列协同控制策略研究 |
| 关键词： | 匀质队列控制;混合交通环境;相邻前车换道行为;轨迹预测;分层控制器 |
| 摘要： | 队列协同控制策略对于保证队列车辆的稳定跟踪以及降低队列跟踪误差具有重要作用。然而，现有的相关研究大都集中于无其他车辆干扰的简单行车场景下，在混合交通环境下，行车环境更加复杂，上述队列协同控制策略难以满足相邻前车换道工况的需求。因此，本文针对由相同动力学特性车辆所组成的匀质队列，建立一种考虑相邻前车换道行为的匀质队列协同控制策略，通过V2V（VehicletoVehicle）通信接收相邻前车运动状态信息，实现对相邻前车的换道轨迹预测，以减小该场景下匀质队列的跟踪误差。本文研究成果可以为匀质队列控制在混合交通环境的进一步优化提供新的建模思路。 针对单一GRU（GateRecurrentUnit）网络的特征提取能力有限的问题，本文综合使用CNN（ConvolutionalNeuralNetworks）的数据特征提取能力和GRU网络的时间序列预测能力，建立了一种基于CNN-GRU的相邻前车换道轨迹预测模型。并从预测准确性和实时性两方面进行了对比仿真测试。 研究建立考虑相邻前车换道行为的匀质队列速度规划模型。根据轨迹预测结果绘制ST图，用于分析相邻前车低速切入和切出的行为。相邻前车低速切入时，先以避免与其碰撞为主要目标使用动态规划算法生成速度曲线，再以平滑速度曲线为主要目标使用二次规划算法进行优化。当前车切出本车道时，先以达到设定车速为主要目标使用梯形速度规划算法生成速度曲线，再以平滑速度曲线为主要目标使用七次多项式模型进行优化。 建立一种匀质队列分布式分层控制器。针对固定线性控制增益无法适应多变的行驶工况问题，提出可自适应调节的线性上层控制器，由跟踪误差输出期望加速度。基于模糊PID控制和车辆纵向逆动力学模型建立车辆下层控制器，根据期望加速度输出节气门开度和制动主缸压力。并使用CarSim/Simulink联合仿真平台进行对比仿真测试。 为验证本文匀质队列协同控制策略的有效性，基于PreScan/CarSim/Simulink搭建了联合仿真平台。在包含相邻前车低速切入和切出的组合换道工况下，与领航车搭载自适应巡航系统的控制方案进行对比仿真测试。结果表明，本文提出的匀质队列协同控制策略可以在避免碰撞的前提下，降低队列的跟踪误差。 |
| 作者： | 司宇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨炜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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