高速公路多车协同驾驶控制策略研究

发布时间：2023-11-24 21:47

　　从自动驾驶的单车智能过渡到车辆协同多智能体,体现了车联网和智慧交通的巨大优势。为了减缓道路堵塞、提高燃油利用率并增强行车安全性,有必要保持车辆间具备互相通讯的能力,并且实时交换信息。从发展趋势看,高速公路具备网络化和智能化的特点。道路结构更为简单,通行能力强,适合多智能体技术的早期实现。交通运输是经济发展的先行官,关于高速公路的新技术变革正方兴未艾。本文以高速公路作为研究场景,针对多车协同驾驶进行了研究,设计了系统核心算法并加以验证,主要内容如下:(1)CACC协同式自适应巡航CACC队列行驶中最基本的环节。智能驾驶车辆之间的交互主要根据汽车编队控制。信息共享是多智能体系统中的关键任务。文章选定“BDL双向领导”作为最佳通讯拓扑结构,在此基础上进行CACC研究。采取速度和距离线性叠加的方式,克服了单一速度或距离跟踪效果不一致的缺陷。协同一方面体现在群体动作的一致性,另一方面表现在速度和位移差的结合。稳定性是衡量队列性能的重要指标之一,当系统产生扰动时应尽快使其收敛,不随队列规模扩大而发散。为了探究队列在理想情况、存在通讯延迟、存在执行器延迟时的行驶效果,把时域内的控制律转换至复数域,判...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 CACC协同式自适应巡航
        1.2.2 多车协同避撞
        1.2.3 多车协同换道
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 协同式自适应巡航CACC控制策略研究
    2.1 车队建模及控制策略
    2.2 三种情况下的系统稳定性分析
        2.2.1 理想情况
        2.2.2 存在通讯延迟
        2.2.3 存在执行器延迟
    2.3 仿真分析
        2.3.1 理想情况下的仿真验证
        2.3.2 存在通讯延迟下的仿真验证
        2.3.3 存在执行器延迟下的仿真验证
    2.4 本章小结
第3章 碰撞危险评估及车队协同避撞策略研究
    3.1 碰撞危险评估及分布式避撞切换逻辑
    3.2 针对后方车辆的前端避撞研究
        3.2.1 针对总动能的队列避撞优化方法
        3.2.2 优化问题的求解
    3.3 针对前方车辆的后端避撞研究
    3.4 仿真验证
        3.4.1 车辆参数设置和场景搭建
        3.4.2 前端避撞仿真结果分析
        3.4.3 后端避撞仿真结果分析
    3.5 本章小结
第4章 基于MPC的多车协同换道控制策略研究
    4.1 协同换道总体控制框架
    4.2 决策阶段
        4.2.1 强制换道和自主换道
        4.2.2 同步换道决策方案
    4.3 基于五次多项式的轨迹规划
        4.3.1 换道模型的选择
        4.3.2 轨迹参数求解
    4.4 基于模型预测控制的轨迹跟踪
        4.4.1 模型预测控制框架
        4.4.2 车辆动力学模型和预测模型的建立
        4.4.3 模型预测控制器设计
        4.4.4 反馈校正环节
    4.5 仿真验证
        4.5.1 安全性
        4.5.2 舒适性
        4.5.3 稳定性
        4.5.4 换道效率
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文研究内容总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
作者简介及在读期间所取得的科研成果
致谢



本文编号：3866658