在過去的幾十年,隨著集成和通信技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)輸系統(tǒng),車輛隊(duì)列逐漸成為一種新的運(yùn)輸方式,人們普遍認(rèn)為它可以提高運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的能源效率和安全性。與人類駕駛相比,隊(duì)列自動(dòng)駕駛可以縮短車間距離并允許更多的車輛通過同一路段,因此可以更好地利用道路基礎(chǔ)設(shè)施。在研究車輛隊(duì)列系統(tǒng)時(shí),必不可少的任務(wù)是通過變道的方法加入新車輛來有效地?cái)U(kuò)展車輛隊(duì)列。安全、舒適、節(jié)省油耗是車輛隊(duì)列行駛追求的目標(biāo),本文以擴(kuò)展車輛隊(duì)列為切入點(diǎn),在追求上述目標(biāo)的基礎(chǔ)上研究了車輛隊(duì)列的最優(yōu)變道問題,全文的主要工作概括如下:本文將所研究問題在縱向和橫向上進(jìn)行了解耦:縱向上基于隊(duì)列誤差模型設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)車輛隊(duì)列鏈穩(wěn)定的控制器,以實(shí)現(xiàn)車輛隊(duì)列縱向上的穩(wěn)定行駛;橫向上基于方向盤控制模型采用了模型預(yù)測控制（Model Predictive Control,MPC）確保變道的流暢完成。研究了變道因素對隊(duì)列系統(tǒng)速度波動(dòng)的影響,設(shè)計(jì)了一個(gè)波動(dòng)評價(jià)指標(biāo)來評估變道引起的波動(dòng)。在兩種行駛場景（單輛車請求變道加入隊(duì)列和隊(duì)列中的車請求加入隊(duì)列）里,采用控制變量法探究了變道位置和變道速度對隊(duì)列系統(tǒng)速度波動(dòng)的影響,并用設(shè)計(jì)的算法找到了最小波動(dòng)評價(jià)指標(biāo)對應(yīng)的最優(yōu)變道速度和變... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第2章理論準(zhǔn)備2.1引言本章從確定車輛隊(duì)列模型和變道所用模型出發(fā)，推導(dǎo)了隊(duì)列誤差模型和變道所用的方向盤控制模型，并介紹了級聯(lián)系統(tǒng)需滿足的鏈穩(wěn)定定義。然后基于隊(duì)列誤差模型設(shè)計(jì)了滿足鏈穩(wěn)定的縱向控制器，基于方向盤控制模型設(shè)計(jì)了MPC控制器。最后在特定場景里用Matlab仿真驗(yàn)證了控制效果。2.2車輛隊(duì)列誤差模型考慮一個(gè)如圖2-1所示的n+1輛車組成的級聯(lián)系統(tǒng),箭頭表示汽車行進(jìn)方向，虛線代表車輛間無線傳輸交流，第i1輛車可以通過無線傳輸發(fā)送它的狀態(tài)信息給它的后車即第i輛車。圖2-1汽車隊(duì)列隊(duì)列中第i輛車和第i1輛車組成第i個(gè)子系統(tǒng)，n+1輛車組成n個(gè)子系統(tǒng)，di為第i個(gè)子系統(tǒng)前后車之間的距離,vi表示第i輛車的速度，ai表示第i輛車的加速度。dr,i表示第i1和第i輛車之間行駛需要保持的安全距離，被稱為車頭時(shí)距。當(dāng)前對車頭時(shí)距的研究有很多，常用的車頭時(shí)距策略有恒定間距策略（ConstantSpacing,CS）、固定車頭時(shí)距策略（ConstantTimeHeadway,CTH）和速度差相關(guān)車頭時(shí)距（VelocityDifferenceRelated,VDR）。車頭時(shí)距的選取關(guān)系到車輛隊(duì)列的內(nèi)穩(wěn)定、鏈穩(wěn)定，而且對隊(duì)列性能有著顯著的影響。因?yàn)楣潭ㄜ囶^時(shí)距策略對保證車間安全距離具有更好的效果，因此本文選用文獻(xiàn)[38]中固定車頭時(shí)距策略作為隊(duì)列中車間需要保持的距離。第i個(gè)子系統(tǒng)前后車需要保持的安全距離即固定車頭時(shí)距，形式見式（2-1），dr,i=ri+hvi,2≤i≤n(2-1)-8-

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文L2范數(shù)定義見式（2-13）：‖x‖L2=2√∫∞0xT(t)x(t)dt(2-13)定義2.1[37]對于公式（2-12）所描述的級聯(lián)系統(tǒng)，x=(xT0xT1···xTn)T代表級聯(lián)系統(tǒng)的狀態(tài)集合，x=(xT0xT1···xTn)T表示ur=0時(shí)公式（2-12）的恒定平衡解。當(dāng)且僅當(dāng)對任意的初始狀態(tài)x0∈R(m+1)n和任意的ur∈L2，存在H函數(shù)α和β滿足公式（2-14）時(shí)，則級聯(lián)系統(tǒng)滿足隨機(jī)L2鏈穩(wěn)定。E{‖yi(k)h(x0)‖L2}≤α(E{‖ur(k)‖L2})+β‖x0x0‖1≤i≤n(2-14)特別的當(dāng)零初始狀態(tài)滿足x(0)=x時(shí)，下式成立則滿足嚴(yán)格隨機(jī)L2鏈穩(wěn)定，見式（2-15），E{‖yi(k)h(x0)‖L2}≤α(E{‖ur(k)‖L2})1≤i≤n(2-15)車輛級聯(lián)系統(tǒng)如圖2-2所示，前一個(gè)誤差系統(tǒng)的輸出作為后一個(gè)誤差系統(tǒng)的輸入。圖2-2汽車隊(duì)列級聯(lián)系統(tǒng)定理2.1[37]具體到車輛隊(duì)列級聯(lián)系統(tǒng)，當(dāng)且僅當(dāng)公式（2-16）成立時(shí)，由公式（2-9）組成的級聯(lián)系統(tǒng)滿足隨機(jī)L2鏈穩(wěn)定E{‖P1(s)‖H∞}<∞E{‖Pi(s)‖H∞}≤11≤i≤n(2-16)式中各具體定義見式（2-17）、式（2-18），‖P1(s)‖H∞=supur0‖y1(k)‖L2‖ur(k)‖L2(2-17)‖Pi(s)‖H∞=supur0‖yi(k)‖L2‖yi1(k)‖L2(2-18)-11-

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]網(wǎng)絡(luò)化多智能體系統(tǒng)的時(shí)變編隊(duì)跟蹤控制[D]. 趙俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]基于領(lǐng)航跟隨法的無人車跟隨控制方法研究[D]. 張立威.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于單目視覺的自平衡車編隊(duì)行進(jìn)控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 謝彥昆.重慶大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3404508