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基于PreScan和TruckSim的智能网联卡车队列控制研究与仿真平台开发
| 论文题名： | 基于PreScan和TruckSim的智能网联卡车队列控制研究与仿真平台开发 |
| 关键词： | 智能网联卡车队列控制;分层协同控制;联合仿真平台 |
| 摘要： | 随着自动控制技术、车联网技术等新兴信息技术的发展，车辆队列控制迎来了新的机遇。卡车作为公路运输的主要承担者，面临着车身长、惯性大、重心高等不利因素，更容易导致交通拥堵和事故发生。由多个卡车形成队列行驶是一种有效的解决方案，为此，针对智能网联卡车队列控制，本研究在车辆动力学模型和队列控制算法两方面开展了理论研究，并基于PreScan和TruckSim软件开发了联合仿真平台且进行了仿真验证，具体工作如下： (1)考虑动力传动系和整车纵向行驶系，建立了车辆非线性动力学模型 首先，根据动力传动系中动力传递的方向，分别建立发动机、变矩器、变速器、主减速器及差速器、车轮模型。其次，通过牛顿第二定律在车辆纵向行驶方向上进行受力分析，得到整车纵向行驶模型。最后，通过动力传递的关系将动力传动系统和整车纵向行驶系统系连接起来，建立了车辆非线性动力学模型。通过开展与TruckSim模型的对比实验，验证了所建立的车辆非线性动力学模型的有效性。 (2)针对网联环境下的卡车队列控制，设计了卡车队列分层协同控制策略 基于二阶车辆运动学模型，考虑车辆间耦合作用、前车加速度以及通信延时、控制系统输入延时的影响，设计了一种卡车队列上层控制策略。基于PID控制器和车辆简化逆动力学模型，设计了包含车辆的驱动、制动控制以及相应的驱动/制动切换逻辑在内的下层控制策略。进一步，分析了卡车队列系统的稳定性和串稳定性条件，并分别通过参数空间法和试验法对上层控制增益参数和下层PID控制增益参数进行了整定。结果表明，所提上层控制策略能够保证卡车队列控制系统的稳定性和串稳定性，下层控制策略能够合理地分配节气门开度、制动压力输入量以保证车辆达到上层控制策略输出的期望状态。 (3)基于PreScan和TruckSim软件，开发了智能网联卡车队列控制仿真平台 首先，在PreScan中搭建仿真场景；其次，在TruckSim中根据前文建立的车辆非线性动力学模型进行参数化配置；接着，开发用于数据显示和分析的可视化交互界面；然后，分别将仿真场景模型，车辆非线性动力学模型，可视化交互界面集成到Simulink控制系统中，完成智能网联卡车队列控制仿真平台开发。最后，将卡车队列分层协同控制策略加载到该Simulink控制系统中进行仿真，实验结果证明了所提分层协同控制器和所开发仿真平台的有效性。 |
| 作者： | 樊俊宏 |
| 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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