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基于多智能体系统的车辆队列协同控制算法研究
| 论文题名： | 基于多智能体系统的车辆队列协同控制算法研究 |
| 关键词： | 车辆协同控制;多智能体系统;通信噪声;事件驱动;马尔可夫切换拓扑 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的日益增加，交通拥堵、交通事故和环境污染等问题已成为我国发展所面临的难题。车辆协同控制是智能交通系统中的一个重要部分，旨在通过车辆之间的互相通信和协作，实现交通流的高效、安全和环保运行。车辆协同控制在解决交通拥堵问题，增大通行量，提高通行效率等方面都功不可没，其目的就是保证安全的前提下，通过车辆间的通信以及控制算法协议，使多个车辆以相同的速度和较小的车间距行驶，呈队列方式前进。在实际行驶环境中，车辆间的通信环境并不是理想的通信环境，常常存在通信噪声的干扰，而现有研究车辆协同控制的结果未考虑通讯噪声因素。此外，现有研究车辆间连续通信所造成的通信带宽浪费问题尚未得到解决，对于间歇通信方式的研究较少。基于此，本文针对噪声环境和间歇性通信方式的情况，设计出车辆状态一致性控制算法协议，保证车辆系统的稳定性。针对车辆变道导致拓扑结构改变的情况，本文还运用了马尔可夫切换来刻画这种随机情况。本文具体工作如下： (1) 针对车辆间通信存在的噪声干扰，本文设计了一种能消除噪声干扰的一致性算法协议，并且分析所设计的算法对于系统的稳定一致性。在队列协同控制中，车辆间的状态信息相互交互，通过所设计的算法协议，在Matlab仿真中能清楚地看出所有车辆状态最终都能实现一致性，从而完成编队。 (2) 在噪声干扰的基础上，引入动态事件驱动机制，能避免多车辆协同系统连续通信而造成资源浪费。本文设计具有动态事件驱动机制的一致性算法协议，同时对于在间歇更新信息的情况，进行车辆系统实现稳定一致性分析。对于驱动时刻区间的Zeno行为，进行了不存在证明。最后在Matlab仿真实验中还与静态事件驱动进行了对比，进一步体现动态事件驱动的优势，间歇通信在一定程度上能够减弱通信噪声的干扰。 (3) 考虑到实际车辆变道导致队列拓扑结构发生改变，本文采用马尔可夫随机切换拓扑来描述这种拓扑结构变化的情况，设计切换拓扑下能使得系统实现稳定的一致性算法协议。上述两点情况中分别拓展了变道情况的研究，在切换拓扑情况下，车辆系统也能在算法下实现稳定一致性。 |
| 作者： | 颜川策 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 陈凯锐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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