自主车辆队列分布式自适应控制研究

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1、分类号:U491.25510710-2015132039硕士学位论文自主车辆队列分布式自适应控制研究宋家成导师姓名职称闫茂德教授申请学位级别硕士学科专业名称导航、制导与控制论文提交日期2018年4月5日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学StudyonDistributedAdaptiveControlofVehiclePlatoonAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SongJiachengSupervisor：Prof.YanMaod

2、eChang’anUniversity,Xi’an,ChinaApril5,2018由扫描全能王扫描创建摘要自主车辆队列控制是缓解道路拥堵、降低交通事故、减轻环境污染、提升公路系统运行效率及安全性的一种重要途径。本文根据自主车辆队列控制研究的发展现状、工程实际应用的基本要求及存在的主要问题，分别讨论了不确定运行阻力情况下、受限状况下和基于位置信息的自主车辆队列控制问题，通过构建自主车辆队列控制的数理模型，针对不同约束条件下的协同控制模型进行校正与优化，设计了相应的协同控制算法，并通过仿真实验的方式验证所提算

3、法的有效性及稳定性。本论文的主要工作和取得的研究成果有以下几个方面：1.分析了自主车辆运行过程中的行驶阻力，考虑了不确定运行阻力对自主车辆队列的干扰，构建了自主车辆队列模型，基于自适应滑模控制理论，设计自主车辆队列自适应滑模控制算法，实现了不确定性车辆运行阻力参数的自适应辨识，使得本文提出的控制器可以在不确定运行阻力的干扰下，实现自主车辆队列对给定的速度-距离跟踪控制；在此基础上，本文进一步讨论了时变运行阻力下的自主车辆编队问题，并提出相应的协同控制方法，设计了时变运行阻力干扰下的自主车辆队列自适应滑模控制

4、器，实现了对时变运行阻力参数界值的自适应辨识，使得所设计的控制器能够实现对给定速度-距离曲线的跟踪控制。最后，通过仿真实验验证所提算法的有效性及稳定性。2.考虑了控制输入饱和及车辆速度受限下的自主车辆队列控制问题，提出反饱和补偿信号用于补偿控制输入饱和时产生的误差累积。首先为车辆队列模型加入控制输入限定条件，结合反饱和补偿信号，优化自主车辆队列模型。基于自适应滑模控制理论，设计自主车辆队列抗饱和自适应滑模控制算法，实现了在控制输入饱和情况下的自主车辆队列控制；在此基础上，考虑了车辆速度受限情况，依据前文的反

5、饱和补偿思想，优化自主车辆队列模型，使其同时包含控制输入饱和车辆速度受限的特性，并设计了自主车辆队列抗饱和自适应滑模控制算法，实现自主车辆队列对给定的速度-距离跟踪控制。最后，通过仿真实验验证所提算法的有效性及稳定性。3.为了减少自主车辆队列的通讯负载，考虑仅基于位置信息的自主车辆队列控制。首先，基于RBF神经网络模型，对不确定运行阻力通过RBF神经网络进行学习，优化了自主车辆队列模型，实现了车辆运行阻力的自学习，并进一步提出了自主车辆队列神I经网络自适应滑模控制器，实现了在车辆运行阻力无法精确建模情况下的

6、自主车辆队列控制，所设计的控制器能够实现对给定的速度-距离曲线进行跟踪控制；在此基础上，为了避免控制器对信息量需求带来的传感器负载及通信过载问题，采用高阶滑模观测器，通过位置信息对速度及加速度信息进行观测，简化了控制器所需信息，提出了基于位置信息的神经自适应滑模控制器，实现了仅基于车辆位置信息的自主车辆队列控制。最后，通过仿真实验验证所提算法的有效性及稳定性。关键字：自主车辆队列，分布式控制，自适应控制，不确定运行阻力，RBF神经网络IIAbstractVehicleplatoonisthecooperat

7、ivemotionofagroupofautomobile.Itsprominentadvantagesinimprovinghighwaycapacity,reducingtrafficaccident,reducingenvironmentalpollution,improvingoperationefficiencyaswellasenhancingtrafficsafetyhavegainedarousedattention.Thisdissertationaddressestheproblemso

8、fvehicleplatoonwithuncertaindrivingresistance,actuatorsaturation,velocityconstrainsandinformationofvelocityandaccelerationunmeasured.First,thecurrentstatesandthemainproblemsandbasicengineeringrequirementsofve