自主车辆编队控制及稳定性研究

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自动化公路系统是智能交通系统研究中的一个重要分支,在智能车路环境下,借助于车载传感器、车间通信、路边设施及GPS等对车辆进行编队控制,能够有效降低车辆功耗,提升乘坐舒适度,缓解驾驶疲劳,减少交通事故,提高交通流量,改善公路系统的安全性及运行效率。本文以自主车辆为研究对象,对直道中车辆的编队控制方法进行了研究,主要研究内容及成果如下:  1.简单介绍了国内外有关车辆编队控制方法的研究现状,进行归纳和总结,在现有研究成果的基础上对车辆编队问题进行进一步的研究;  2.采用领导者跟随方法,将编队控制问题转化为车辆之间的跟随问题。要实现对车辆的编队控制,不仅要保证单个车辆的稳定行驶,同时整个车队也需要满足串稳定性。对于车辆之间的跟随准则,对比分析了固定间距、固定时距及变时距等间距策略下车队串稳定性,以及对交通流稳定性的影响;  3.将一致性理论的成果应用到车辆编队控制中,将车辆编队问题转化为领导者-跟随者一致性问题,再进一步转化为输入到状态的稳定性问题。采用固定间距的间距策略,对于三种典型的车队通信信息拓扑结构分别设计了车辆控制的一致性协议。考虑头车的扰动输入,提出了输入到状态稳定的充分必要条件,在此基础上对比分析了三种信息拓扑结构下编队的串稳定性;  4.在Matlab对各种控制算法进行验证后,先利用了MatlabVR工具箱进行虚拟现实仿真,其后进一步结合MFC、OPGL,在VS2010环境下构建道路和车辆模型的二维和三维模型,实现对车辆编队控制的可视化仿真。
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