自動公路系統(tǒng)車輛組隊控制研究.pdf

1、自動公路系統(tǒng)是一個集車隊、駕駛員和道路于一體的、包括車輛自動導航和控制、交通管理自動化、以及事故處理自動化的巨系統(tǒng)。是智能運輸系統(tǒng)的最終目標，是人類解決交通擁堵問題的較好方案之一。因此人們對自動公路系統(tǒng)的研究投入了極大的熱情，而為提高公路的通流量以及安全性，汽車組隊行駛就成為自動公路系統(tǒng)的一個主要的運行方式。雖然汽車組隊行駛暫時無法應用到現有的公路系統(tǒng)中，但對其控制的研究必將為自動公路系統(tǒng)的發(fā)展打下堅實的基礎。本文針對自動公路系統(tǒng)中汽車

2、組隊控制進行了研究，主要工作有以下幾個方面： 研究了車組系統(tǒng)的分散控制問題。將包含原理應用于車組系統(tǒng)中，將車組系統(tǒng)看作具有重疊結構的互聯系統(tǒng)，并對其進行重疊結構的分解，使之成為在擴展空間中的解耦子系統(tǒng)結構。在擴展空間中為子系統(tǒng)設計分散控制率，然后將擴展空間中設計的分散控制率收縮回原空間。另外將重疊結構分解的方法推廣到具有其它隊型的車隊控制中，該研究結果為復雜系統(tǒng)的控制設計提供了一個新思路。 對分散控制系統(tǒng)的結構穩(wěn)定性及跟

3、蹤穩(wěn)定性進行了研究。首先分析了復雜互聯大系統(tǒng)的可控性及可觀性，在此基礎上分析了系統(tǒng)的結構穩(wěn)定性，得出了結構穩(wěn)定的條件。其次利用LMI方法分析了系統(tǒng)在受到擾動或參數發(fā)生變化時能夠保持跟蹤穩(wěn)定性的條件，在得出魯棒穩(wěn)定度的同時還可以得到系統(tǒng)的魯棒控制率。 討論了車組系統(tǒng)的模糊控制方法。該方法是針對車隊中各車輛的類型與參數不盡相同的情況提出的，在這種情況之下，如果采用相同的控制器控制各個車輛，有可能造成控制效果變差，甚至車隊運行不穩(wěn)定。

4、而模糊控制方法不要求車輛有準確的模型，根據司機的經驗思維建立模糊規(guī)則，可以達到很好的控制效果。 針對車隊運行過程中有其它車輛加入的情況即并道情況進行了研究。首先為滿足并道控制要求，為并道控制車輛設計了期望的速度、加速度及距離軌跡。在研究中發(fā)現如果單純從并道操作的物理要求出發(fā)，可能會得出期望的速度、加速度及距離軌跡相互矛盾的情況。為解決這個問題，將并道完成時刻提前，即讓并道車輛與主隊車輛在速度、加速度上提前達成一致，并滿足距離的要

5、求。其次，將車組系統(tǒng)并入車輛歸納為系統(tǒng)結構的擴展，對擴展結構的大系統(tǒng)結構控制問題進行了研究。研究了此類系統(tǒng)的分散關聯鎮(zhèn)定問題即在系統(tǒng)結構擴展的條件下，通過設計新加入子系統(tǒng)的分散控制律，使加入新子系統(tǒng)后的整個大系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定且關聯穩(wěn)定。文中基于Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式(LMI)方法，推導了一類擴展結構大系統(tǒng)可關聯鎮(zhèn)定的充分條件，并給出擴展結構的分散鎮(zhèn)定控制器的設計方法。根據互聯和結構的不確定性，推導了此類系統(tǒng)魯棒關聯鎮(zhèn)