车队协同驾驶对具有共同行驶目的的车辆进行统一管理,起到了缓解交通拥堵和简化交通管理的作用,成为智能车路协同系统研究的热点。但是由于行驶交通环境复杂且动态变化,实现车队在现实的交通环境下稳定和安全行驶是智能车路协同系统研究的难点。本文以车队协同驾驶系统为研究对象,利用混成系统理论,建立车队协同驾驶混成系统架构。针对协调层和控制层,设计车队协同驾驶状态切换逻辑和车队横纵向耦合控制器,同时对路径和速度规划器进行了设计,实现车队在更复杂的交通环境下稳定和安全行驶。本文主要研究内容如下:首先,对车队协同驾驶系统架构的研究现状进行分析,明确车队协同驾驶符合混成系统特性,比较车队纵向控制和横纵向耦合控制策略的优缺点,对目前实现车队协同换道的控制策略进行分析。其次,针对车队协同驾驶系统控制层,建立车队纵向结构模型,利用模型预测控制算法,建立车队纵向上层控制器,结合车辆纵向动力学特性,利用发动机扭矩特性曲线和制动压力与制动力矩关系,建立车队纵向下层控制器。根据车辆加速度特点,利用模型预测算法,设计车辆纵向控制器。根据车辆横纵向动力学模型,利用模型预测算法,设计车辆横向控制器,纵向控制器和横向控制器依据纵向速度进行耦合,对换道工况和避障工况进行速度及路径规划设计,其中换道路径采用五次多项式函数,避障路径采用双移线函数,速度规划采用梯形算法。根据车队行驶特点,设计车队横纵向耦合控制器,领航车进行速度及路径规划,跟随车实现期望速度和间距跟踪,独立进行路径规划并跟踪。然后,针对车队协同驾驶系统协调层,根据车队协同驾驶状态特点,设计状态切换逻辑,利用有限机理论,在Stateflow中对状态切换逻辑进行建模,其中,车队协同驾驶状态分为领航-跟随、组合、拆分和换道等。最后,利用Truck Sim/Simulink进行联合仿真,验证所设计的协调层和控制层在典型工况下可以有效控制。图99幅,表15个,参考文献121篇。