比例-时滞控制器作用下自主车辆队列系统的最右侧极点配置方法

摘要

现有关于时滞作用下自主车辆队列控制的研究,多侧重于分析与遏制时滞对队列控制的负面效应,却忽视了时滞的正面作用.针对如何有效利用时滞提升同构自主车辆队列系统控制性能的问题,引入时滞设计了一种比例-时滞(Proportional-Retarded,PR)控制器,利用柯西-黎曼方程分析PR控制器作用下车辆队列系统的特征方程,提出了基于该控制器的最右侧极点配置方法 .在此基础上,使用劳斯判据和严格的导数分析,证明了最右侧极点不可任意配置,并推导了其可配置范围,构建了可最大化提升自主车辆队列响应速度的最右侧极点配置策略,给出了关于控制器增益的设计指导规则.仿真结果表明:相比于其他极点配置方案,所提出的最右侧极点配置方案大幅度提升了系统响应速度;对比比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制器和协作自适应巡航控制算法,PR控制器在抑制高频干扰方面具有显著优势,且将乘客乘坐舒适度提高了两个数量级.