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基于无线通信网络的智能车辆队列纵向协作控制研究

甯油江  
【摘要】:随着人们对物质需求和精神需求的不断提高,汽车成为了人们生活的必需品,其拥有量大幅度增长,导致城市交通拥堵问题日益严重,引发各种交通问题。对智能车辆队列控制进行研究能够有效提高交通容量和缓解交通拥堵。结合车联网(V2X)技术实现固定的车距控制,进一步提高了智能车辆队列的控制性能。因此,基于车车通信的智能车辆队列纵向协作控制具有重大研究意义。本文主要研究内容总结如下:首先,考虑到实际车辆纵向动力学模型的复杂性,本文经过一系列的假设和结合本课题的实际研究需要以及保证车辆模型准确度条件下对部分复杂模型进行了简化,主要对传统动力学模型做了介绍,并搭建了车辆纵向动力学系统模型(Matlab/Simulink)。为开展基于车车通信的车辆队列控制和仿真奠定了基础。其次,对车队协同驾驶系统结构进行了分析介绍,并结合本文对车辆队列控制的需求,选择了分层控制的方法,包括上下位控制器。其中上位控制器选择了滑模变结构算法(SMC),搭建了包含5车的跟随车辆的队列模型,分别在较为典型的几种工况下开展仿真实验(匀速、加速、减速)。下位控制器主要是对油门和制动器的控制,更是实现汽车速度切换的执行机构,其主要包括制动器与节气门的控制策略以及二者之间的切换逻辑。由仿真结果知:所提出的基于车车通信技术下的车距控制策略,在保证车队的稳定行驶和安全的前提下,实现了相对适宜的固定车间距,并且控制效果较好。最后,搭建了1:10的智能微缩车实验平台,然后根据实验条件和其实际需求选择ZigBee无线通信网络技术作为车车通信协议并开展了基于ZigBee的多车协作控制实验。随后,采用实际电瓶车辆作为实际的试验对象,并对实车的油门/踏板进行相应改装,搭建实车通信系统和基于dSPACE的RCP实车试验平台。为下一步基于实车实时通信的车辆队列控制试验打下实验基础。


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