面向道路通行效率提升的T-CPS车路协同建模及控制研究
发布时间：2021-10-09 06:13
交通拥堵问题日益严峻,极大制约了道路交通运行效率。事实上,车辆运行效率在一定程度上可以归结为车路协同和交通演化问题。因此,以车路协同行驶建模与控制为切入点有助于更深入地研究交通效率提升的内在机制。借助新兴的信息和控制技术,以信息系统与物理系统深度融合为技术手段,充分利用交通信息系统对交通物理系统的刻画与指导作用,可实现交通信息系统和交通物理系统的交互循环反馈,有望为解决交通效率提升问题提供新的视角和有效方法。论文从交通信息物理系统（T-CPS）视角出发,以应用于高速道路、快速路、城市道路的典型车路协同行驶问题为突破点,围绕道路通行效率提升的交通建模和控制策略展开研究。针对高速道路的自主车辆队列行驶系统,研究T-CPS车辆动力学建模和考虑故障容错控制的自主车辆队列控制策略;针对快速路的车车协同跟驰系统,研究考虑连续历史速度差信息的车车协同跟驰模型;针对城市道路的近信号控制区车路协同控制问题,研究基于模型预测控制的车路协同可变限速控制策略;论文的研究工作主要从以下三个方面展开:（1）针对高速道路,研究自主车辆队列行驶下的车路协同的运行机制和控制策略。从交通信息物理融合角度出发,建立考虑车辆...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
车路协同系统的概念图
3 基于 T-CPS 车辆动力学建模的自主队列故障容错控制v g tT i T. (3自动变速器的输出轴扭矩(vT )计算如公式(3.16)所示，其中gi 为传动比。pT 轮转矩和涡轮转矩，p 和t 为泵轮转速和涡轮转速。换档规律是指两档位间自动换档时刻随着控制参数变化的规律, 确定什么规律, 将直接影响车辆的动力性和经济性, 是自动变速器的关键技术之一据工程经验选用了一款 5 档自动变速器，该变速器的换挡规律曲线如图 3图中虚线表示降档，实线代表自动变速器升档，其中2 1表示自动变速 2 降低到 1 档，1 2表示车辆档位由 1 档升高到 2 档，其他档位切换曲推。车辆行驶过程中，自动变速器会根据设定的换挡规律、车辆当前档实际开度、车速等参数，实时动态调整车辆档位。
而自主车辆队列行驶则是CACC技术的进一步提升，在CACC控制技术基础之上引入了更多传感系统和复杂的参数控制，可以使车辆之间的时距更短，如图3.10所示[125]。在自主车辆队列行驶系统中有领航车(Lead Vehicle)和跟随车(Follow Vehicle)两种角色，领航车一般有经验丰富的驾驶员操作，跟随车一般为自动驾驶车辆[126]。自主车辆队列行驶涉及到了车辆控制、V2X通信、位置检测、驾驶环境辨识、车辆控制等技术。ACC控制的控制过程中，由于车辆之间保持较远的距离，因此可以允许控制系统具有一定的响应滞后和延迟。CACC控制中增加了短程通信技术，车辆可以获得更多的信息，通过信息的获取可以弥补车辆控制系统或机械系统一定的滞后，进一步缩短跟车时距。在自主队列行驶条件下，车辆之间距离可能更近(3m到4m)，因此必须要通过车辆控制、信息融合、高效计算等多种手段解决系统故障、响应滞后、频繁控制等问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]日本VICS系统简介与借鉴[J]. 巩建国,赵琳娜. 汽车与安全. 2015(01)
[2]考虑最邻近前车综合信息的反馈控制跟驰模型[J]. 孙棣华,周桐,刘卫宁,郑林江. 物理学报. 2013(17)
[3]交通信息物理系统及其关键技术研究综述[J]. 孙棣华,李永福,刘卫宁,赵敏,廖孝勇. 中国公路学报. 2013(01)
[4]交通CPS体系结构设计[J]. 汪治华,张亚杰,杜凯. 公路交通科技. 2012(S1)
[5]基于CPS理论的城市交通控制与诱导融合框架[J]. 龚,李苏剑. 公路交通科技. 2012(05)
[6]专用短程通信技术在ETC中应用问题分析[J]. 于江浩,孙敬凯. 公路交通科技(应用技术版). 2012(02)
[7]车路协同环境下车辆前照灯自适应控制方法研究[J]. 杜江伟,吴超仲,马杰,贺宜,陈志军. 交通信息与安全. 2011(05)
[8]公路列车的体系框架与关键技术[J]. 毛庆洲,周宝定,李清泉,栾海. 公路交通科技. 2011(S1)
[9]基于流行病模型的车路协同预警信息交互方法[J]. 王云鹏,易振国,夏海英,田大新. 北京航空航天大学学报. 2011(05)
[10]CPS体系结构设计[J]. 陈丽娜,王小乐,邓苏. 计算机科学. 2011(05)
博士论文
[1]车路协同实验测试系统及安全控制技术研究[D]. 易振国.吉林大学 2011
[2]汽车纵向主动避撞系统的研究[D]. 侯德藻.清华大学 2004
硕士论文
[1]智能交通车路协同系统数据交互方式设计与验证[D]. 邹枫.北京交通大学 2014
[2]基于DSRC-ETC的福建高速公路联网收费系统的设计[D]. 邱劲.北京邮电大学 2011
[3]汽车安全自动保护系统主动避撞设计与实现[D]. 王凯.湖南大学 2010
[4]智能车自主驾驶控制系统研制与试验[D]. 马育林.武汉理工大学 2010
[5]智能交通系统（ITS）体系框架开发方法研究[D]. 刘冬梅.北京工业大学 2004
本文编号：3425799
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
车路协同系统的概念图
3 基于 T-CPS 车辆动力学建模的自主队列故障容错控制v g tT i T. (3自动变速器的输出轴扭矩(vT )计算如公式(3.16)所示，其中gi 为传动比。pT 轮转矩和涡轮转矩，p 和t 为泵轮转速和涡轮转速。换档规律是指两档位间自动换档时刻随着控制参数变化的规律, 确定什么规律, 将直接影响车辆的动力性和经济性, 是自动变速器的关键技术之一据工程经验选用了一款 5 档自动变速器，该变速器的换挡规律曲线如图 3图中虚线表示降档，实线代表自动变速器升档，其中2 1表示自动变速 2 降低到 1 档，1 2表示车辆档位由 1 档升高到 2 档，其他档位切换曲推。车辆行驶过程中，自动变速器会根据设定的换挡规律、车辆当前档实际开度、车速等参数，实时动态调整车辆档位。
而自主车辆队列行驶则是CACC技术的进一步提升，在CACC控制技术基础之上引入了更多传感系统和复杂的参数控制，可以使车辆之间的时距更短，如图3.10所示[125]。在自主车辆队列行驶系统中有领航车(Lead Vehicle)和跟随车(Follow Vehicle)两种角色，领航车一般有经验丰富的驾驶员操作，跟随车一般为自动驾驶车辆[126]。自主车辆队列行驶涉及到了车辆控制、V2X通信、位置检测、驾驶环境辨识、车辆控制等技术。ACC控制的控制过程中，由于车辆之间保持较远的距离，因此可以允许控制系统具有一定的响应滞后和延迟。CACC控制中增加了短程通信技术，车辆可以获得更多的信息，通过信息的获取可以弥补车辆控制系统或机械系统一定的滞后，进一步缩短跟车时距。在自主队列行驶条件下，车辆之间距离可能更近(3m到4m)，因此必须要通过车辆控制、信息融合、高效计算等多种手段解决系统故障、响应滞后、频繁控制等问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]日本VICS系统简介与借鉴[J]. 巩建国,赵琳娜. 汽车与安全. 2015(01)
[2]考虑最邻近前车综合信息的反馈控制跟驰模型[J]. 孙棣华,周桐,刘卫宁,郑林江. 物理学报. 2013(17)
[3]交通信息物理系统及其关键技术研究综述[J]. 孙棣华,李永福,刘卫宁,赵敏,廖孝勇. 中国公路学报. 2013(01)
[4]交通CPS体系结构设计[J]. 汪治华,张亚杰,杜凯. 公路交通科技. 2012(S1)
[5]基于CPS理论的城市交通控制与诱导融合框架[J]. 龚,李苏剑. 公路交通科技. 2012(05)
[6]专用短程通信技术在ETC中应用问题分析[J]. 于江浩,孙敬凯. 公路交通科技(应用技术版). 2012(02)
[7]车路协同环境下车辆前照灯自适应控制方法研究[J]. 杜江伟,吴超仲,马杰,贺宜,陈志军. 交通信息与安全. 2011(05)
[8]公路列车的体系框架与关键技术[J]. 毛庆洲,周宝定,李清泉,栾海. 公路交通科技. 2011(S1)
[9]基于流行病模型的车路协同预警信息交互方法[J]. 王云鹏,易振国,夏海英,田大新. 北京航空航天大学学报. 2011(05)
[10]CPS体系结构设计[J]. 陈丽娜,王小乐,邓苏. 计算机科学. 2011(05)
博士论文
[1]车路协同实验测试系统及安全控制技术研究[D]. 易振国.吉林大学 2011
[2]汽车纵向主动避撞系统的研究[D]. 侯德藻.清华大学 2004
硕士论文
[1]智能交通车路协同系统数据交互方式设计与验证[D]. 邹枫.北京交通大学 2014
[2]基于DSRC-ETC的福建高速公路联网收费系统的设计[D]. 邱劲.北京邮电大学 2011
[3]汽车安全自动保护系统主动避撞设计与实现[D]. 王凯.湖南大学 2010
[4]智能车自主驾驶控制系统研制与试验[D]. 马育林.武汉理工大学 2010
[5]智能交通系统（ITS）体系框架开发方法研究[D]. 刘冬梅.北京工业大学 2004
本文编号：3425799
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