随着社会经济快速发展,车辆保有量急剧增加,交通系统面临的问题日益严峻复杂。由多个车辆形成队列行驶是一种有效缓解交通系统压力的解决方案。因此,如何针对车辆队列进行理论和实践研究,以科学的方法来缓解交通压力甚至有效避免交通堵塞是现在车辆队列控制研究中的热点课题。为此,本文将系统化研究弯曲道路环境下的车辆队列控制问题,具体内容包括:首先,针对弯曲道路环境,综合考虑道路结构因素以及队列纵横向协同控制方式,提出一种含有纵横向切换因子的车辆队列协同控制算法。其次,考虑车辆队列行驶过程中车辆间的跟驰行为对车辆队列的影响,提出一种非线性车辆队列纵横向协同控制算法。最后,搭建缩微智能网联车辆实验平台,在一定程度上验证所提车辆队列控制算法的有效性。论文的主要内容包括以下三点:1.针对弯曲道路环境,提出一种考虑车辆队列纵横向切换控制方式的车辆队列协同控制器首先,本研究内容使用三阶车辆模型刻画车辆的状态,利用前车跟随式通信拓扑(Predecessor-Follower,PF)描述车辆间的通信连接方式。考虑弯曲道路结构对车辆队列控制的影响,设计一种含有纵横向切换因子的车辆队列协同控制算法,使得多个车辆组成的车辆队列可以在单一纵向道路、单一横向道路以及弯曲道路上稳定行驶。其次,通过劳斯-赫尔维茨稳定性判据分析所提队列协同控制算法的稳定性和一致性,并得到所提算法的稳定性条件。最后,设计含有弯曲结构的复杂道路仿真场景,在领导者车辆处于不同运动状态下,对车辆队列行驶状况进行数值仿真。仿真结果表明车辆队列在所设置的仿真道路场景中,纵向方向存在最大为0.4m的跟车误差,横向方向存在最大为0.62m的跟车误差,所提车辆队列协同控制器的有效性在弯曲道路环境下得到很好的验证。2.针对弯曲道路环境,提出了一种考虑车辆跟驰行为和车辆状态信息的非线性车辆队列纵横向协同控制算法本研究综合考虑车辆车辆跟驰行为和状态信息对车辆队列的影响,针对弯曲道路环境,提出一种非线性车辆队列纵横向协同控制算法,使车辆队列中的所有车辆保持期望的安全间距和一致的速度。进一步,借助劳斯-赫尔维茨稳定性判据,对所提车辆队列纵横向协同控制器进行稳定性与一致性分析,得到所提控制器的稳定性条件。最后,设计两种含有弯曲结构的复杂道路仿真场景,对车辆队列行驶状况进行数值仿真。仿真结果表明在所设置的两种仿真场景中,车辆队列在弯曲道路中存在最大为0.2m的跟车误差,验证了所提车辆队列纵横向协同控制器对车辆队列控制的有效性。3.搭建缩微智能网联车辆实验平台,验证所提车辆队列控制算法的有效性本研究首先搭建缩微智能网联车辆硬件平台和服务器、数据库等软件平台,形成实验所需的必要条件。在缩微智能网联车辆实验平台上加载所提车辆队列控制器,对由缩微智能网联车辆所组成的车辆队列进行编队控制,并将实验生成的数据导出到Matlab中进行绘图。通过对实验结果分析可知,缩微智能网联车辆能够以接近设定的期望间距和速度形成稳定的车辆编队。因此,所提车辆队列控制器的有效性在缩微智能网联车辆实验平台上得到一定程度的验证。