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车辆队列的Matlab自动建模及性能仿真评价

发布时间:2018-06-10 06:20

  本文选题:车辆队列 + 信息流拓扑结构 ; 参考:《清华大学》2015年硕士论文


【摘要】:车辆的队列化对提升交通流效率、燃油经济性和驾驶安全性具有显著的意义。随着车车通信技术的普及,队列车辆之间的信息流拓扑结构也日渐复杂,这对队列的性能具有很大的影响。为探索车车通信技术的拓扑设计准则,本文研究了典型信息流拓扑结构与队列性能(如队列稳定性、燃油经济性和交通流平顺性)的关系。假设车辆队列行驶于单车道高速公路,至少具备六种不同的信息流拓扑结构。论文首先建立了基于Matlab/Simulink环境的仿真软件平台,结合代数图论自动生成各类信息流拓扑结构的车辆队列。所设计的自动建模程序包含两大模块:(1)人机交互界面;(2)采集/执行算法。交互界面用于设置队列各项参数,而采集/执行算法则自动建立相应的队列仿真构型。为评估了同质化队列的性能表现,同时设计了包括队列稳定性,燃油经济性和交通流平顺性三类指标。队列性能的评价仿真分为两大类,包括无头车拓扑结构(含前车跟随结构、双向结构和双前车跟随结构)和带头车拓扑结构(含前车-引导车跟随结构、双向头车结构和双前车引导车跟随结构)。同时,论文设计了分布式队列控制器,属于线性反馈结构,车间距离选为固定时距策略。仿真结果表明,同等的控制增益和车距条件下,无头车拓扑结构可同时保证队列内稳定性和队列稳定性,而带头车拓扑结构只能保证队列内稳定性,反而不易保证队列稳定性。另外,随着信息拓扑结构的复杂化,队列稳定性、燃油经济性和交通流平顺性三者反而不容易得到全面保障。
[Abstract]:The queuing of vehicles plays an important role in improving traffic flow efficiency, fuel economy and driving safety. With the popularization of vehicle-vehicle communication technology, the topological structure of information flow between queued vehicles is becoming more and more complex, which has a great impact on the performance of queue. In order to explore the topological design criteria of vehicle-vehicle communication technology, the relationship between typical information flow topology and queue performance (such as queue stability, fuel economy and traffic flow smoothness) is studied in this paper. Suppose the vehicle queue runs on a single lane highway with at least six different information flow topologies. Firstly, the simulation software platform based on Matlab / Simulink environment is established, and the vehicle queue with various information flow topology structures is automatically generated by using algebraic graph theory. The designed automatic modeling program consists of two modules: 1) human-computer interface (HCI) and (2) acquisition / execution algorithm. The interactive interface is used to set the parameters of the queue, and the acquisition / execution algorithm automatically sets up the corresponding queue simulation configuration. In order to evaluate the performance of homogenized queue, three indexes including queue stability, fuel economy and traffic flow smoothness were designed. The evaluation simulation of queue performance can be divided into two categories, including headless vehicle topology (including front car following structure, bidirectional structure and double front car following structure) and leading vehicle topology (including front vehicle-guide vehicle following structure). Two-way head car structure and two front car guide car follow structure. At the same time, the distributed queue controller is designed, which belongs to the linear feedback structure, and the workshop distance is chosen as the fixed time distance strategy. The simulation results show that the headless vehicle topology can guarantee both the stability of the queue and the stability of the queue under the same control gain and distance, while the topology structure of the lead vehicle can only ensure the stability of the queue, but it is not easy to ensure the stability of the queue. In addition, with the complexity of information topology, queue stability, fuel economy and traffic flow smoothness are not easily guaranteed.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U495;U463.6

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本文编号:2002264

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