自主车辆的队形控制问题研究

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1、中文摘要摘要近年来，自主车辆的队形控制问题逐渐引起了研究人员的关注。本文深入分析国内外在队形控制方面的理论成果，总结现有成果中存在的不足和局限性，对自主车队的队形控制问题进行进一步研究。本文的主要研究内容如下：首先，详细的阐述了目前关于车队控制及编队控制方法问题的研究现状，概述了国内外针对该领域的最新研究进展，并对研究现状进行分析与总结，提出了研究成果中仍然存在的几点问题和局限性。其次，针对现有的编队控制模型建立过程中存在的局限性和不足，结合四轮车辆自身的运动学约束关系，运用跟随领航者的编队方法，建立新坐标系下的车队模型，将车队的控制问题转化为车辆之间的跟踪问

2、题。再次，对本文中建立的新的跟随领航者车队非线性运动模型，采用Lyapunov控制算法设计跟随车辆的跟踪速度控制器，保证跟随车辆能够与领队车辆保持期望的相对距离和角度行驶。并根据设计的跟随车辆跟踪控制器对系统仿真，通过仿真验证在新模型基础上设计的控制器对车队队形具有好的控制效果，并且确实克服了原有模型和控制器设计中相对角度控制方面存在的局限性。然后，将设计的跟随车辆的控制器扩展到Ⅳ辆车组成的车队队形控制中。针对车队避障时采用的保持队形避障和改变队形避障的两种策略，采用图论法描述车队队形信息，设定车队中车辆的控制关系，从而得出整个车队队形的控制器。对整个车队系统

3、仿真，验证了控制器对于整个车队的队形控制效果的有效性。最后，对本文的研究成果进行总结，并提出了在本文基础上有待继续深入研究的问题。关键词；队形控制；跟随领航者；Lyapunov算法Abstract111recentyears，thecontrolofmultipleautonomoushasbeengainingincreasingpopularity．Inthispaper,based0／1deeplyanalysisofnativeandforeignresearchresultsoncontrolproblemofformationcontrol，the

4、existingshortagesintheseresults孤-esummarized．AndthensomeproblemsoftheformationcontrolofmultipleatuonomoUSvehiclesisexploredsystematically．Thepaperisorganizedasfollows：Firstly，throughreadingalotofliteratures，thedevelopmentsituationsandthelatestresearchresultsofstudyingontheformationc

5、ontrola]resumm撕zed：andthentheexistingproblemsandlimitationsintheseresearchresultsareproposed．Secondly，thinkingofthelimitationsintheexistingmodel，anewleader．followerformationmodelinnewcoordinatesyStemisdevelopped，whichalsoconsideringtheconstraintsforthecar-likevehicle．ThismodelCantra

6、nsformtheformationcoll仃0lISSUeintothetrackingproblembewteenthefollowerandtheleader．Thirdly，consideringthenewleader．followernonlinearkinematicmodel．thevelocitytracingcontrollerofthefollowerisdesigneduseingLyapunovmethod，whichcanensuretherelativedistanceandanglereachthepredicatedvalue

7、．Thesimulatio璐bymatlab／simulinkprovethattheproposedcontrollerbasedonthenewmodelcaIlconquerthelimitationsofthemodelavailableintheaspectofanglecontr01．Fouthly,thecontrolleroffollowerisextentedtoNvehicles{’0nna，tioncontr01．Con《deringtwostrategiesforobstacleavoidance(formationkeepingand

8、routechanging，forma