異質車輛隊列系統參數化協同預測巡航控制

何德峰,顧煜佳,羅 捷

(浙江工業大學 信息工程學院，浙江 杭州 310023)

隨著移動通信、智能感知等先進信息技術的發展，自動駕駛成為國內外智能交通系統(Intelligent transport system, ITS)的研究熱點[1-3]。近年來，以自適應巡航控制(Adaptive cruise control, ACC)為核心的輔助駕駛系統(Advanced driver assistance system, ADAS)日趨成熟，能夠根據車間距和前車速度等信息調節自車速度，實現自主跟馳的目標[4-7]。在ACC的基礎上，加入車-車通信和車-路通信等技術，使車輛能夠獲取更加精確的道路信息，實現協同式自適應巡航控制(Cooperative adaptive cruise control, CACC)[8-10]。與ACC相比，CACC能夠獲取更豐富、更準確的道路信息，并在保證弦穩定的條件下縮短車輛跟馳距離[11-13]。

國外對CACC的研究起步較早，在隊列弦穩定性、通信時滯和控制算法等方面開展了大量的研究工作。Ploeg等[14]針對弦穩定定義模糊、穩定性理論分析缺乏等問題，將隊列模型推廣到一個非線性級聯狀態空間系統，根據輸入—輸出特性，提出了一種新的弦穩定定義，通過由6 輛汽車組成的車輛隊列進行實驗，證明了該定義的可行性。在此基礎上， Ploeg等[15]假設車輛間的通信存在固定時滯，設計了一種基于L2弦穩定的H∞最優控制器，并通過實驗驗證了其弦穩定性和控制器控制效果。Oncu等[16]考慮了由于網絡帶寬的限制或多個節點共享同一介質引起的無線網絡傳輸時滯，從網絡控制系統的角度來設計CACC系統，提出一種網絡控制系統建模框架，并分析了在此框架下采樣時間和恒定的網絡時滯對弦穩定性的影響。Xing等[17]綜合考慮了執行器時滯和網絡時滯，使用Padé近似，將時滯表示為傳遞函數的形式，在此基礎上設計了一種PD控制器并分析了其弦穩定性和單車穩定性，該方法同樣適用于其他線性控制器，為處理時滯系統控制器設計問題提供了新思路。……