基于组合间距策略的自适应车辆队列纵向控制

针对车辆队列被外部车辆换道超车的场景,外部车辆与队列中的车辆存在异质性,不同车辆适用的间距策略也存在差异性。此外,不同的车辆队列间距策略在道路适应性、车辆队列系统稳定性和串稳定性等方面均存在优势和缺陷。基于此提出一种基于组合间距策略的智能网联车辆队列控制方法,以优化队列车辆的间距。现有的协同/分布式队列控制方法大多基于精确的车辆动力学模型,这要求获得完整的车辆动力学先验知识,并进行非线性-线性模型的转换。然而,在实践中获取精确的先验知识信息往往具有挑战性,且在车辆间进行信息交互的过程中,不可避免地会产生通信时延。因此,在考虑网络环境通信时延的基础上,提出了一种基于自适应积分滑模车辆队列控制器的分布式后向控制方案,该方案可以在线识别和估计未知参数,从而解决三阶车辆节点动力学模型中参数不确定性影响系统稳定性的问题。在设计的积分滑模面中,采用饱和函数替代传统滑模面的符号函数,进一步解决了控制结果中容易出现抖振的问题。然后,利用Lyapunov-Krasovskii定理和无穷范数进行了组合间距策略和间距策略切换下车辆队列系统的内部稳定性和串稳定性分析。最后,通过与现有控制算法进行仿真比较分析,...     

网联车辆协同编队控制系统研究

为改善车辆编队行驶的稳定性、安全性和舒适性,本文中基于车车通信构建了多车协同编队控制系统。该系统采用了基于非线性车距控制的驾驶行为决策模型,并充分考虑了实际通信延时对系统的影响。针对车辆编队控制的稳定性,分析了各控制器参数的约束边界及其变化对系统稳定性的综合影响。最后搭建Matlab/Simulink模型,并进行仿真,以验证头车持续扰动、紧急制动和非零初始状态3种典型工况下多车协同控制的有效性与合理性。结果表明,本文设计的车辆编队控制系统可实现车辆编队的稳定性控制,保障行驶安全性,同时避免车辆频繁加速、制动的现象,在一定程度上提高了行驶舒适性。     

V2X技术在通信系统架构中的应用

近年来,随着无线通信技术的发展,车用无线通信（V2X）技术的性能优势逐渐受到重视,该技术可以有效弥补单车感知缺陷,并结合基础设施建设,打造智慧交通系统。文章对比分析V2X技术两大发展路线,阐述长期演进（LTE）-V2X各主要通信方式,基于现行LTE-V2X网络架构,设计了一种将V2X技术引入软件定义的通信恢复功能模块,可有效提高通信效率,保证链路正常切换和恢复。     

基于模型预测控制的船舶纵向航速协同控制方法

多船协同航行在海事搜救、资源勘探、极地航运等领域中具有显著优势,其中纵向航速协同控制是实现船舶协同航行的关键。通过分析船舶螺旋桨转速、加速度与航速之间的关系,构建了考虑风力影响的船舶纵向动力模型,为实现前后船加速度与跟驰距离的关联,引用基于变时距策略的船舶间距模型。设计了考虑航速、加速度等多约束的多船航速控制目标函数,并利用模型预测控制方法实现了最优化问题的实时求解。通过Matlab进行仿真验证,结果表明,提出的基于模型预测控制方法的船舶纵向航速协同控制方法在前船加速、减速、匀速等工况下,后船均能实现对前船的精确稳定跟驰,其距离跟踪误差分别为0.092 5 m,0.192 8 m,0.166 2 m,与PID方法相比具有更好的收敛性、跟踪精度和抗干扰能力。     

基于车车通讯的队列自动跟驰横向耦合模型

为提高队列自动跟驰的横向耦合性,提出了基于车车通讯、结合前车实时航行路径的队列自动跟驰横向耦合模型.首先,利用3次均匀B-样条曲线进行均等内插和平滑化处理,建立后车目标路径;其次,利用全局探索理论设计目标路径点的探索方法;然后,通过判别后车实时位置所处的目标区间,解算后车速度矢量;最后,建立包括横向位移偏差和横向航向角...     

基于专用短程通信技术的自动跟车控制策略研究

针对跟车巡航功能中由于单车传感器精度受限和单车信息孤立等影响跟车效率和安全性的问题,文章采用新一代专用短程通信技术,建立了基于车车协同的自动跟车系统,实现自车与前车的关键状态信息实时共享和交互,设计开发了一套基于专用短程通信的自动跟车控制策略,提高跟车效率和安全性。实车试验表明,基于专用短程通信技术的自动跟车系统可有效实现跟车功能,自动跟车过程表现稳定合理,自动跟车控制策略可实时控制自车在安全距离范围内紧凑且安全地跟车,很好地兼顾跟车安全性和道路通行效率。     

基于改进安全距离模型的人机协同纵向避撞研究

针对车辆纵向跟驰过程中的避撞问题,基于车辆运动状态和路面附着系数等因素,提出了一种改进的安全距离模型.针对驾驶员和主动制动系统的协调控制问题,采用可拓决策的方法,以两车实际间距和碰撞时间为参考变量建立二维可拓集合,划分动态安全边界,不同域中分别采用自由驾驶模式、协调制动模式和主动制动模式.基于避撞模型,对被选为主动制动...     

网联通信时延下的混合队列控制特性分析

针对CACC协同自适应巡航控制技术,探究其在车联网通信时延影响下,与驾驶员驾驶汽车共存而构成的混合队列系统的性能。从微观跟车行为角度,基于频域传递函数,推导通信时延下的CACC队列稳定最小跟车时距的理论表达式,并通过数值验证指出CACC队列稳定最小跟车时距随通信时延增大而增大的特性。从交通激波特性角度,针对无时延CACC、有时延CACC和时延过大而退化后的ACC自适应巡航3种情形,给定相同的跟车时距,进行不同渗透率下的大规模交通仿真实验,实验结果表明,在无时延和1 s时延这2种情形下,CACC在20%及以上的渗透率时均能显著降低交通扰动,削弱激波,性能差别不明显; 相比而言,退化后的ACC性能明显恶化。     

基于车车通信的巡航控制系统

设计了一种基于车车通信技术的PI控制算法车辆巡航控制系统。采用DSRC短程无线通信方式获取周边车辆位置、速度及行驶方向等信息,弥补传统巡航控制系统存在的不足。从车间距策略入手,采用PI控制方法,使智能车保持与前车的行驶间距,确保安全行驶,并在Carsim/Simulink仿真平台上设计了仿真试验,证明了提出的PI控制算法具有良好的跟踪性能。在安徽省芜湖市千岛湖路附近的无人路段开展了实证研究,结果表明,系统能够实现稳定的巡航跟车功能。     

电动汽车V2G关键技术研究综述

V2G(Vehicle-to-grid)技术能够优化能源效率,参与电网调度,促进电网的安全性、稳定性、可靠性和经济性。文章首先阐述了V2G的概念,其次从电动汽车储能应用研究、电动汽车可调度容量研究和电动汽车移动储能对于配网影响及其协同控制研究等三个方面,综述了国内外V2G技术的研究状况。最后介绍了国内外部分有关V2G的示范应用,并对V2G关键技术的国内外研究状况进行了总结。     

基于双向多车跟随式拓扑的混合车辆队列稳定性研究

车辆队列控制在提高驾驶安全性、提升交通流量、改善燃油经济性方面具有巨大潜力.现有车辆队列控制研究多针对完全由网联自动驾驶车辆组成的队列,难以应用于实际混合交通环境,而现有混合队列控制研究通常仅考虑网联自动驾驶车辆跟驰控制目标,而忽略了其对后方交通流与队列稳定性的影响.为此,研究了混合人工驾驶车辆与网联自动驾驶车辆的队列...     

基于非线性模型预测控制的车辆纵向队列协调控制

本文中针对基于分层控制结构的车辆队列上、下层控制缺少联系的问题,提出了车辆队列跟驰与个体车辆动力学稳定性协调控制的思路,其基本思想是在保证队列中个体车辆安全稳定行驶的同时,尽可能实现队列跟驰控制的目标。基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control, NMPC)方法设计了车辆队列协调控制方案,设计了包括跟驰间距误差、跟驰速度误差以及车速与车轮圆周速度差3个子目标的优化目标函数,将队列跟驰与车辆动力学稳定性的协调控制转化为约束优化控制问题;基于序列二次规划(sequential quadratic programming, SQP)方法进行求解,得到车辆前、后轴的制动/驱动力矩来实现上层决策输出的期望跟驰加速度。基于由3车辆组成的非线性队列模型对控制方案进行了仿真分析,结果表明,所提出的基于NMPC的车辆队列协调控制策略可以在大范围操纵工况下,在保证车辆安全稳定行驶的基础上实现队列的跟驰控制。     

基于自然驾驶数据的切入场景队列跟驰仿真

车辆切入是常见的驾驶行为,频繁的变道切入行为影响了通行效率与交通安全。因此,揭示切入场景下的驾驶特性对研究交通拥堵和行驶安全机理具有重要意义。在自然驾驶数据的基础上,根据驾驶人的主观风险感知特性,探究驾驶人的切入行为发生条件,并在期望安全裕度（DSM）模型的基础上,标定了切入场景下的相关参数,根据标定结果进行切入场景下的队列跟驰仿真。仿真结果表明：在仿真区间内,队列的长度、行驶速度以及切入车的切入位置不同会影响队列的稳定性以及队列的调整,当队列长度由4辆变为13辆,速度由5 m/s增至20 m/s,切入车的位置由贴近前后车变为前后2辆车中间时,切入行为对队列的稳定性影响变得越小,队列越容易恢复到稳定状态。

     

电动汽车动力电池采用V2G的有序充放电策略研究

本文针对电动汽车充电站现状问题,介绍了动力V2G有序充放电技术的背景并提出了相应的控制方法。通过建立仿真模型,验证了本文提出的有序充放电控制方法的有效性。研究结果表明,该控制方法可以提高充电站的服务质量和效率,为电动汽车的普及和推广提供有力支持。     

基于模型预测控制的半挂汽车主动防侧倾控制方法

提出了一种半挂汽车主动防侧倾控制方法。搭建了一个七自由度动力学模型和一个三自由度参考模型;用无迹Kalman滤波的方法,来估计车辆的横向载荷转移率;确定优化目标,运用模型预测控制(MPC)理论进行最优化求解,得到各车轴的主动防侧倾力矩;在Simulink/Trucksim联合仿真环境中,进行仿真对比与分析。结果表明:在本文的MPC控制器和PID控制器作用下,半挂汽车各状态量皆收敛,且横向载荷转移率保持在0.7以内;相比于PID控制,MPC控制所需的防侧倾力矩更小更均衡,各状态量变化也更加平稳。因此,本MPC控制器在提升半挂汽车侧倾稳定性的同时具有较好的鲁棒性。     

V2I系统的测试标准现状分析

车路协同技术作为智能交通系统的关键技术,由于其多行业技术融合的背景,导致测试内容复杂、影响元素众多。本文全面分析V2I系统测试标准发展现状,从V2I系统实现出发,将系统按照功能组成划分为：感知、定位、通信、算法应用四个模块,整理各模块应用层现有标准,包括技术要求、测试标准,分析其存在的不足之处,探究标准发展现状及趋势。     

基于深度强化学习的车辆跟驰控制

针对自适应巡航控制系统在控制主车跟驰行驶中受前车运动状态的不确定性影响问题,在分析车辆运动特点的基础上,提出一种能够考虑前车运动随机性的跟驰控制策略。搭建驾驶人实车驾驶数据采集平台,招募驾驶人进行实车跟驰道路试验,建立驾驶人真实驾驶数据库。假设车辆未来时刻的加速度决策主要受前方目标车辆运动影响,建立基于双前车跟驰结构的主车纵向控制架构。将驾驶数据库中的驾驶数据分别视作前车和前前车运动变化历程,利用高斯过程算法建立了前车纵向加速度变化随机过程模型,实现对前方目标车运动状态分布的概率性建模。将车辆跟驰问题构建为一定奖励函数下的马尔可夫决策过程,引入深度强化学习研究主车跟驰控制问题。利用近端策略优化算法建立车辆跟驰控制策略,通过与前车运动随机过程模型进行交互式迭代学习,得到具有运动不确定性跟驰环境下的主车纵向控制策略,实现对车辆纵向控制的最优决策。最后基于真实驾驶数据,对控制策略进行测试。研究结果表明：该策略建立了车辆纵向控制与主车和双前车状态之间的映射关系,在迭代学习过程中对前车运动的随机性进行考虑,跟驰控制中不需要对前车运动进行额外的概率预测,能够以较低的计算量实现主车稳定跟随前车行驶。     

基于非线性模型预测控制的智能车路径跟踪算法

为解决高速工况下低附着系数复杂路面上转向和行驶稳定性等难以控制的问题,建立了6自由度整车动力学模型,在传统模型预测控制理论基础上,设计了前轮主动转向控制器,并通过CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真,在兼顾路径跟踪精度和行驶稳定性的前提下,对控制器参数进行优化,使车辆在中低速下路径跟踪达到最佳状态,在较高车速下加入侧偏角软约束,以保证跟踪精度和行驶稳定性。试验结果表明,提出的控制方法能保证车辆在冰雪路面高速行驶时具备一定的转向精度和行驶稳定性。     

基于车车通信的换道超车辅助系统设计与实现

针对现有换道超车辅助系统的不足,提出了基于车车通信的换道超车辅助系统.以嵌入式系统为核心,使用了IEEE 802.11p无线通信技术.对系统的硬件架构和软件算法进行了描述,使用2台试验车于同济大学校园内对系统进行了实地测试,分析了换道超车过程中的时间和速、时间和转速之间变化的相互关系.试验得出在装载辅助系统情况下,2车的平均速度相对于正常情况下分别提高了17.32％和13.92％,速度标准差分别减少了5.34％和49.43％.2车转速分别提高了24.91％和12.31％,转速标准差分别减少了50.06％和48.62％.测试结果表明了该换道超车辅助系统在实地测试中可行,且能提高车辆的行驶速度.