网络环境下智能车队的切换控制

摘要

近几十年，由于经济的高速发展，高速公路系统和城市道路管理系统也在日渐更新.为了满足正常的生活需求，私家车的数量也飞速增长，随之而来的交通拥堵和车辆碰撞逐渐成为各国解决的首要问题.智能车队控制是合理规划道路，增加道路交通流和防止追尾等事件发生的主要手段之一，它主要包括纵向控制，横向控制和综合控制三个部分.其中，纵向控制是目前车队研究比较成熟的控制手段，纵向控制是指所有车辆跟随一个受控的引导车在直线上行驶，其控制目标是使得所有跟随车辆与它的相邻车都以一个相对安全而又较短的距离行驶，进而达到增大交通流量，防止车辆追尾的等交通事故的发生.但是在目前的车队纵向控制的研究工作中，理想的车间距仅仅只考虑了固定间距策略或者固定时距策略的一种，另外已有的工作没有考虑车队在稳定后出现突发事件时的处理办法.针对存在的问题，本文提出了一种新的保持安全间距车队模型，它主要是将两个相邻车之间的相对速度应用到固定时距策略中并且通过引入切换思想实现固定间距策略与固定时距策略之间相互切换的过程，从而达到增加道路的交通流量和解决车队在行驶过程中遇到突发事件的目的.
　　 本文的研究工作如下:
　　 第一章介绍了智能车队的研究背景和研究意义，以及近几十年车队控制的发展趋势.
　　 第二章研究了采用固定间距策略方法的车辆编队的纵向跟踪控制.首先利用固定车距策略给出车队的理想车距，接着基于滑膜控制方法设计了适合车队控制的滑膜控制器.然后基于设计的滑膜函数，建立了关于车间距误差的一个关联系统.并证明了关联系统的稳定性，进而得到满足关联系统稳定的控制器参数变化范围.最后通过仿真证明了本章所提方法的实用性.
　　 第三章研究了一个同时带有固定间距策略与固定时距策略的新型切换控制的智能车队纵向跟随控制问题.首先利用两种间距策略的优点，建立了两种策略相互切换的车队纵向跟随控制模型.然后考虑传输时滞和响应时滞对车队的影响，建立了相邻车辆的间距误差运动学模型.又根据车队组成车辆的性能参数不同，分别对均匀车队和非均匀车队进行了稳定性分析，并且给出了传输时滞和响应时滞对车队的负面影响大小.最后通过仿真证明了所提方法不仅满足均匀车队的控制，也满足不均匀车队的控制，同时也证明了传输时滞对车队纵向跟随控制系统稳定的影响大于响应时滞对车队纵向跟随控制系统稳定的影响.
　　 第四章对本文的工作进行了总结，并对未来智能车队的研究趋势做出了分析.

目录

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景及存在问题

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究工作

1．4 本文的组织

第二章 采用固定间距策略的车队纵向跟随控制

2．1 车队模型和问题描述

2．2 车辆跟随纵向控制器设计

2．3 车队稳定性分析

2．4 仿真结果

2．5 本章小结

第三章 车队纵向跟随的切换控制

3．1 切换控制模型和问题描述

3．2．车队稳定性分析

3．2．1 均匀车队的稳定性分析

3．2．2 不均匀车队的稳定性分析

3．3 仿真结果

3．4 本章小结

第四章 工作总结与研究展望

4．1 工作总结

4．2 研究展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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