入口匝道车辆合并规划及轨迹跟踪研究

摘要

匝道处车辆合并是缓解交通拥挤的有效方法之一，同时匝道处也是最容易引发事故或道路堵塞的地方之一。通过对匝道处车辆的有效控制，实现匝道和主线上的车辆合并，最终实现匝道和主线上的车辆以合理且高效的方式行驶。这不仅能够有效的提高交通通行能力，保证车辆安全性，而且能够减少交通拥堵，降低环境污染，节约成本。本文对合并过程中的合并序列判定、轨迹规划、跟踪控制问题进行了如下研究:
　　首先，为了使车辆能够在合适的时机进行汇入，要进行合并序列的判断。本文提出了合并序列判定算法，使得车辆能够按照一定的顺序行驶。在满足安全行驶的条件下，匝道上的车辆按照合并序列算法合并到主线上。
　　其次，本文以能源消耗为性能指标，通过哈密顿函数分析方法求解得到了车辆在加速车道上的期望轨迹。通过建立位置误差、速度误差和加速度误差设计了有限时间跟踪控制器，实现车辆对期望轨迹的跟踪。
　　最后，针对实际情况下交通环境存在的影响因素，导致车辆无法按照期望的轨迹行驶，本文采用定时间间隔策略，每隔固定时间对车辆重新进行一次轨迹规划。每次轨迹规划的范围都是从当前位置到合并点，直到完成整个加速车道的合并操作过程。为了使车辆能够按照期望的轨迹行驶，并且提高交通效率，通过建立轨迹误差系统，设计了固定时间轨迹跟踪控制器。最后，通过MATLAB软件进行仿真，验证了所设计控制器的可行性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 本文组织结构

第2章 智能车辆的合并序列判断算法设计

2．1 自主合并控制系统

2．2 安全车间距策略

2．3 合并序列判定算法设计

2．4 本章小结

第3章 合并车辆轨迹规划及跟踪控制器设计

3．1 模型和性能指标的建立

3．1．1 车辆模型的建立

3．1．2 车辆油耗模型

3．1．3 性能指标建立

3．1．4 轨迹约束条件

3．2 轨迹规划

3．3 基于有限时间的非奇异终端滑模控制器设计

3．4 稳定性分析

3．5 仿真与分析

3．6 本章小结

第4章 干扰环境下的轨迹规划及跟踪控制器设计

4．1 定时间间隔轨迹规划策略

4．2 性能指标建立

4．3 轨迹规划

4．4 基于固定时间的反步控制器设计

4．5 稳定性分析

4．6 仿真与分析

4．7 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介