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自主车队建模与控制研究

岳伟  
【摘要】:自主车队控制系统是自动化公路系统最重要的子系统之一,旨在通过导航和控制技术使车辆以车队形式自动行驶,从而提高公路系统的运行效率和安全性。本论文对自主车队系统中存在的通信限制、传感器检测距离有限、车队子系统耦合、车辆参数不确定性以及非线性动态等问题进行了研究,主要研究结果概括如下: 针对考虑网络诱导延时/丢包、领队车辆加速度干扰以及参数不确定性的自主车队控制问题,提出异质分层反馈控制器的设计框架。结合第一层反馈线性化控制器和第二层保性能H∞控制器,采用新颖的延时系统鲁棒控制方法,实现车队稳定和车队队列稳定的控制要求。 针对自主车队中车载传感器测量能力有限以及车辆存在燃油延时和制动延时的问题。通过建立检测距离受限的传感器模型,并结合车队控制器的结构,提出变结构保性能控制算法,最后将该算法应用到Arduino设计的智能车队中。 针对自主车队是一个子系统相互关联交叠式系统的问题,通过包含原理构造新的状态和输入矩阵对,将该交叠系统扩展到高维空间中实现系统解耦,在扩展空间中设计分散式保性能控制器,最后通过包含原理限制条件将该控制器转换到原车队系统中以便于应用。 针对考虑路面坡度和风力影响的非线性车辆动态模型,以及综合考虑车队中术建模动态以及模型的不确定信息问题,通过构造新的Lyapunov函数,并基于RBF神经网络技术,提出一种自适应保性能控制算法,保证车队系统取得好的控制性能。 最后对本文进行了总结,并指出今后的研究思路。


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