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基于可变时距策略的网联车辆队列纵向控制研究与实验
| 论文题名： | 基于可变时距策略的网联车辆队列纵向控制研究与实验 |
| 关键词： | 车辆队列;纵向控制;间距策略;外界干扰;异质延时 |
| 摘要： | 多车队列因其安全、节能和高效等优点一直以来是学术界和工业界的研究热点，而间距策略作为队列系统的关键部分，其对车辆队列控制性能的影响不可忽略。在实际应用中，为了提高车辆队列行驶安全和通行效率，队列中的车辆间距需要动态调整以优化车辆队列机动性与灵活性。鉴于此，本文将从车辆队列实际行驶需要出发，首先采用一种更实用有效的可变时距间距策略。然后，基于可变时距间距策略，针对车辆队列在外界干扰和通信延时等不确定因素影响下的控制问题，分别设计相应的车辆队列控制算法，以确保车辆队列的稳定行驶。最后，搭建缩微车辆实验平台，对前述所提队列控制算法的有效性进行验证。本文主要研究内容如下： 1.针对间距策略和外界干扰影响下的车辆队列控制问题，提出一种考虑外界干扰的可变时距车辆队列纵向控制算法 首先，基于更有效的可变时距间距策略，考虑外界干扰影响因素，结合一致性理论和滑模理论，设计可变时距车辆队列控制算法。进一步，运用Routh-Hurwitz判据和Lyapunov定理证明所提队列控制算法的稳定性。最后，通过数值仿真验证所提控制算法的有效性。 2.针对间距策略、外界干扰和通信延时影响下的车辆队列控制问题，提出一种考虑异质延时的可变时距车辆队列抗干扰纵向控制算法 车辆队列控制在数据传输过程中由于信道拥塞及带宽限制等制约因素，难免产生通信延时，在研究内容一的基础上，进一步考虑异质通信延时的影响。采用一致性理论和高阶积分滑模理论，设计一种基于可变时距策略的延时环境下车辆队列抗干扰控制算法。其次，运用Lyapunov及其衍生定理Lyapunov-Krasovskiis完成了对所提队列控制算法的稳定性分析。最后，通过数值仿真验证所提控制算法的有效性。 3.搭建缩微车辆实验平台，开展实验对所提车辆队列控制算法的实际有效性进行验证 缩微车辆实验平台主要由缩微车辆硬件系统和软件系统两大部分组成。其中缩微车辆硬件系统以STM32单片机为主控单元，搭配其它传感器和Wi-Fi通信模块实现车辆数据采集和传输等功能。缩微车辆软件系统开发则包括创建局域网服务器和数据库以实现数据转发和存储的功能，然后通过软硬件联合调试形成一个完整的缩微车辆实验平台。最后，将所提控制算法以程序化语言方式加载到STM32单片机中，开展三缩微车辆队列控制实验对算法的有效性进行验证。 |
| 作者： | 吕青秀 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 李永福 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆邮电大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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