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Platoon control of connected vehicles with heterogeneous model structuresconsidering external disturbances 被引量:2
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作者 Yongfu Li Zongyu Qin +2 位作者 Hao Zhu Srinivas Peeta Xinbo Gao 《Green Energy and Intelligent Transportation》 2022年第3期94-102,共9页
This article studies the distributed cooperative control problem with the heterogeneous model structures and external disturbances for the connected vehicle(CV)platoon.We propose a hierarchical framework to separate i... This article studies the distributed cooperative control problem with the heterogeneous model structures and external disturbances for the connected vehicle(CV)platoon.We propose a hierarchical framework to separate information flow topology from local dynamics control,which aims to deal with the heterogeneous model structures of CV platoon.This hierarchical framework splits the control scheme into two layers,which include an observer in the upper-level layer and an integral sliding mode(ISM)controller in the lower-level layer.Then,the conditions for the asymptotic stability of the CV platoon are derived and the effectiveness of the ISM controller is demonstrated through the Lyapunov method.The research shows that compared with the traditional methods,the hierarchical framework does not need to specify the topology structure as a commonly used topology.Finally,numerical simulation results are performed to test the effectiveness and superiority of the developed controller. 展开更多
关键词 Connected vehicle platoon control HETEROGENEITY Disturbances Lyapunov method
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Dynamic Event-Triggered Scheduling and Platooning Control Co-Design for Automated Vehicles Over Vehicular Ad-Hoc Networks 被引量:35
2
作者 Xiaohua Ge Shunyuan Xiao +2 位作者 Qing-Long Han Xian-Ming Zhang Derui Ding 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2022年第1期31-46,共16页
This paper deals with the co-design problem of event-triggered communication scheduling and platooning control over vehicular ad-hoc networks(VANETs)subject to finite communication resource.First,a unified model is pr... This paper deals with the co-design problem of event-triggered communication scheduling and platooning control over vehicular ad-hoc networks(VANETs)subject to finite communication resource.First,a unified model is presented to describe the coordinated platoon behavior of leader-follower vehicles in the simultaneous presence of unknown external disturbances and an unknown leader control input.Under such a platoon model,the central aim is to achieve robust platoon formation tracking with desired inter-vehicle spacing and same velocities and accelerations guided by the leader,while attaining improved communication efficiency.Toward this aim,a novel bandwidth-aware dynamic event-triggered scheduling mechanism is developed.One salient feature of the scheduling mechanism is that the threshold parameter in the triggering law is dynamically adjusted over time based on both vehicular state variations and bandwidth status.Then,a sufficient condition for platoon control system stability and performance analysis as well as a co-design criterion of the admissible event-triggered platooning control law and the desired scheduling mechanism are derived.Finally,simulation results are provided to substantiate the effectiveness and merits of the proposed co-design approach for guaranteeing a trade-off between robust platooning control performance and communication efficiency. 展开更多
关键词 Automated vehicles dynamic event-triggered communication information flow topology platooning control vehicular ad-hoc networks(VANETs)
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Distributed Platooning Control of Automated Vehicles Subject to Replay Attacks Based on Proportional Integral Observers 被引量:2
3
作者 Meiling Xie Derui Ding +3 位作者 Xiaohua Ge Qing-Long Han Hongli Dong Yan Song 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2024年第9期1954-1966,共13页
Secure platooning control plays an important role in enhancing the cooperative driving safety of automated vehicles subject to various security vulnerabilities.This paper focuses on the distributed secure control issu... Secure platooning control plays an important role in enhancing the cooperative driving safety of automated vehicles subject to various security vulnerabilities.This paper focuses on the distributed secure control issue of automated vehicles affected by replay attacks.A proportional-integral-observer(PIO)with predetermined forgetting parameters is first constructed to acquire the dynamical information of vehicles.Then,a time-varying parameter and two positive scalars are employed to describe the temporal behavior of replay attacks.In light of such a scheme and the common properties of Laplace matrices,the closed-loop system with PIO-based controllers is transformed into a switched and time-delayed one.Furthermore,some sufficient conditions are derived to achieve the desired platooning performance by the view of the Lyapunov stability theory.The controller gains are analytically determined by resorting to the solution of certain matrix inequalities only dependent on maximum and minimum eigenvalues of communication topologies.Finally,a simulation example is provided to illustrate the effectiveness of the proposed control strategy. 展开更多
关键词 Automated vehicles platooning control proportional-integral-observers(PIOs) replay attacks TIME-DELAYS
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Cooperative adaptive bidirectional control of a train platoon for efficient utility and string stability 被引量:8
4
作者 高士根 董海荣 +3 位作者 宁滨 Roberts Clive 陈磊 孙绪彬 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第9期161-170,共10页
This paper proposes cooperative adaptive control schemes for a train platoon to improve efficient utility and guarantee string stability. The control schemes are developed based on a bidirectional strategy, i.e., the ... This paper proposes cooperative adaptive control schemes for a train platoon to improve efficient utility and guarantee string stability. The control schemes are developed based on a bidirectional strategy, i.e., the information of proximal(preceding and following) trains is used in the controller design. Based on available proximal information(prox-info) of location, speed, and acceleration, a direct adaptive control is designed to maintain the tracking interval at the minimum safe distance. Based on available prox-info of location, an observer-based adaptive control is designed to achieve the same target, which alleviates the requirements of equipped sensors to measure prox-info of speed and acceleration. The developed schemes are capable of on-line estimating of the unknown system parameters and stabilizing the closed-loop system, the string stability of train platoon is guaranteed on the basis of Lyapunov stability theorem. Numerical simulation results are presented to verify the effectiveness of the proposed control laws. 展开更多
关键词 train platoon string stability cooperative adaptive control efficient utility
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A Lane Change Model Considering the Stability of Cooperative Adaptive Cruise Control Platoon Fleet
5
作者 Shunli Li Zengqiang Wang 《Proceedings of Business and Economic Studies》 2024年第5期7-12,共6页
In this article,lane change models for mixed traffic flow under cooperative adaptive cruise control(CACC)platoon formation are established.The analysis begins by examining the impact of lane changes on traffic flow st... In this article,lane change models for mixed traffic flow under cooperative adaptive cruise control(CACC)platoon formation are established.The analysis begins by examining the impact of lane changes on traffic flow stability.The influences of various factors such as lane change locations,timing,and the current traffic state on stability are discussed.In this analysis,it is assumed that the lane change location and the entry position in the adjacent lane have already been selected,without considering the specific intention behind the lane change.The speeds of the involved vehicles are adjusted based on an existing lane change model,and various conditions are analyzed for traffic flow disturbances,including duration,shock amplitude,and driving delays.Numerical calculations are provided to illustrate these effects.Additionally,traffic flow stability is factored into the lane change decision-making process.By incorporating disturbances to the fleet into the lane change income model,both a lane change intention model and a lane change execution model are constructed.These models are then compared with a model that does not account for stability,leading to the corresponding conclusions. 展开更多
关键词 Cooperative adaptive cruise control platoon Lane change models STABILITY Traffic flow
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Cooperative Adaptive Cruise Control Platoon Fleet Formation Model Considering Efficiency and Stability
6
作者 Shunli Li Zengqiang Wang 《Journal of Electronic Research and Application》 2024年第5期148-153,共6页
In the existing formation model,vehicles in the same lane or adjacent lane are regarded as the structure,and the driving behavior of vehicles is studied from the perspectives of safety,speed consistency,and stability,... In the existing formation model,vehicles in the same lane or adjacent lane are regarded as the structure,and the driving behavior of vehicles is studied from the perspectives of safety,speed consistency,and stability,and the speed control model is proposed from the perspective of vehicles themselves,to obtain a stable fleet with the same distance and speed.However,in this process,the initial condition of the vehicle,the traffic flow environment,and the efficiency of the fleet formation are less considered.Therefore,based on summarizing the existing fleet building model,this paper puts forward the rapid construction model and algorithm of a cooperative adaptive cruise control platoon fleet.One of the important goals of forming a team is to enter the team with the smoothest trajectory in the shortest time.Therefore,this chapter studies the trajectory optimization of the vehicle formation process from the perspective of vehicle dynamics. 展开更多
关键词 Cooperative adaptive cruise control platoon Fleet stability Communication rules Travel time
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基于时间-事件混合触发的车辆队列输出反馈控制
7
作者 杨盼盼 梁长正 +1 位作者 闫茂德 孟宇航 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第2期396-403,共8页
针对车辆部分状态信息不可测量,并考虑控制性能与通信资源的平衡问题,提出基于时间-事件混合触发的车辆队列输出反馈控制方法.考虑传感器成本及数据获取精度导致的车辆部分状态信息不可测量问题,利用车辆位置信息设计状态观测器对无法... 针对车辆部分状态信息不可测量,并考虑控制性能与通信资源的平衡问题,提出基于时间-事件混合触发的车辆队列输出反馈控制方法.考虑传感器成本及数据获取精度导致的车辆部分状态信息不可测量问题,利用车辆位置信息设计状态观测器对无法测量的速度、加速度信息进行估计,使估计误差趋近于任意小的重构误差.提出时间-事件混合触发机制,当车辆运动状态波动较大时,采用时间触发机制降低系统跟踪误差;当车辆稳态运动时,切换至事件触发机制以节省通信资源.设计基于反步法的输出反馈控制器,实现仅基于车辆位置信息的队列控制.理论分析证明,所提方法性能稳定,使用时间-事件混合触发机制能够有效排除芝诺(Zeno)行为.在市郊驾驶循环(EUDC)工况下的仿真实验结果表明,相较于单一的时间或事件触发方式,所提方法能够在保证车辆队列控制性能的同时显著节省通信资源. 展开更多
关键词 车辆队列 时间-事件混合触发 输出反馈 状态观测器 反步控制
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Ensuring Secure Platooning of Constrained Intelligent and Connected Vehicles Against Byzantine Attacks:A Distributed MPC Framework 被引量:2
8
作者 Henglai Wei Hui Zhang +1 位作者 Kamal AI-Haddad Yang Shi 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期35-46,共12页
This study investigates resilient platoon control for constrained intelligent and connected vehicles(ICVs)against F-local Byzantine attacks.We introduce a resilient distributed model-predictive platooning control fram... This study investigates resilient platoon control for constrained intelligent and connected vehicles(ICVs)against F-local Byzantine attacks.We introduce a resilient distributed model-predictive platooning control framework for such ICVs.This framework seamlessly integrates the predesigned optimal control with distributed model predictive control(DMPC)optimization and introduces a unique distributed attack detector to ensure the reliability of the transmitted information among vehicles.Notably,our strategy uses previously broadcasted information and a specialized convex set,termed the“resilience set”,to identify unreliable data.This approach significantly eases graph robustness prerequisites,requiring only an(F+1)-robust graph,in contrast to the established mean sequence reduced algorithms,which require a minimum(2F+1)-robust graph.Additionally,we introduce a verification algorithm to restore trust in vehicles under minor attacks,further reducing communication network robustness.Our analysis demonstrates the recursive feasibility of the DMPC optimization.Furthermore,the proposed method achieves exceptional control performance by minimizing the discrepancies between the DMPC control inputs and predesigned platoon control inputs,while ensuring constraint compliance and cybersecurity.Simulation results verify the effectiveness of our theoretical findings. 展开更多
关键词 Model predictive control Resilient control platoon control Intelligent and connected vehicle Byzantine attacks
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Platoon车辆自动控制方法及性能分析 被引量:2
9
作者 赵海 郭红叶 +1 位作者 司帅宗 朱剑 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期781-786,共6页
在车辆编队platoon的控制管理中领头车辆为跟随车辆周期性广播其运动参数及驾驶行为等信息是必要的.为了保证车队稳定性和鲁棒性,提出一种platoon车辆的自适应控制方法,该方法考虑领头车辆和相邻前车的动态信息,对包括车辆动力学和控制... 在车辆编队platoon的控制管理中领头车辆为跟随车辆周期性广播其运动参数及驾驶行为等信息是必要的.为了保证车队稳定性和鲁棒性,提出一种platoon车辆的自适应控制方法,该方法考虑领头车辆和相邻前车的动态信息,对包括车辆动力学和控制子系统的闭环线性系统,采用H∞控制理论求解最优控制增益函数,并给出系统传递函数矩阵和间距误差函数所满足的队列稳定性条件.最后,用该方法得到platoon车辆运动参数及间距误差的变化轨迹,并对比仅考虑前车信息的控制方法.数值结果表明所提方法的控制效果更好,能实现车辆的渐进跟随,保证队列稳定性和驾驶安全性. 展开更多
关键词 platoon 自适应控制 鲁棒控制理论 队列稳定性 渐进跟随
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考虑通信延时的platoon跟车控制模型 被引量:1
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作者 于冲 赵海 +1 位作者 司帅宗 朱剑 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期377-382,共6页
自主巡航控制与车载自组织网络是形成platoon的两项关键技术.自主巡航控制为车辆自动驾驶提供支持,车载自组织网络使车辆间通信成为可能.以往的研究通常将platoon中的通信与控制分开讨论,忽略了两者之间的内在联系,造成在通信不理想的... 自主巡航控制与车载自组织网络是形成platoon的两项关键技术.自主巡航控制为车辆自动驾驶提供支持,车载自组织网络使车辆间通信成为可能.以往的研究通常将platoon中的通信与控制分开讨论,忽略了两者之间的内在联系,造成在通信不理想的情况下platoon的跟车控制效果不佳的结果.对此,分别建立platoon结构模型与通信模型,分析通信与控制的相互作用,并在IDM(Intelligent driver model)模型的基础上增加加权约束规则和信息预估策略,提出一种弥补通信延时影响的改进跟车控制模型,期望降低通信延时对platoon的影响作用,提升platoon的整体性能.在SUMO、OMNeT++及VEINS联合搭建的platoon仿真平台上对模型性能进行评估,实验结果表明,在存在通信延时的场景下改进跟车模型可以有效提升platoon的稳定性和安全性. 展开更多
关键词 platoon 车辆间通信 延时 跟车控制 加权约束 信息预估
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Performance Comparison of Automated Vehicle Controllers 被引量:1
11
作者 Dai Xiaohui,C.K.Li and A.B.Rad (Department of Electronic and Information Engineering,Department of Electrical Engineering,The Hong Kong Polytechnic Univers ity,Hong Kong S AR,CHINA) 《机电工程技术》 2002年第6期117-121,共5页
The design of intelligent vehicle control system is an important part of AHS(Automated highway systems).This paper addresses the problem of longitudinal control of a vehicles platoon and presents the comparison of sev... The design of intelligent vehicle control system is an important part of AHS(Automated highway systems).This paper addresses the problem of longitudinal control of a vehicles platoon and presents the comparison of several control algorithms of vehicle longitudinal control system.Simulation of the appropriate platoon performance is presented. 展开更多
关键词 汽车 纵向控制器 性能 AHS
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期望状态约束下多车协同编队与分布式优化方法 被引量:2
12
作者 袁振洲 周博涵 +1 位作者 陈沫 杨洋 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第2期119-127,145,共10页
传统研究主要关注车辆间交互和以稳定间距为主导的编队分析,缺乏从多维状态角度对编队过程进行引导和约束以满足更加精细化的交通控制需求。因此,本文提出一种基于期望状态约束的车辆编队优化方法,优化纵向控制过程。首先,定义编队期望... 传统研究主要关注车辆间交互和以稳定间距为主导的编队分析,缺乏从多维状态角度对编队过程进行引导和约束以满足更加精细化的交通控制需求。因此,本文提出一种基于期望状态约束的车辆编队优化方法,优化纵向控制过程。首先,定义编队期望状态,涵盖编队完成时间、距离、速度、加速度和间距这5个维度;随后,针对编队头车前方无其他车辆干扰的理想场景,基于模型预测控制方法建立无前车干扰的编队控制优化模型,并进一步针对存在前车干扰的常见场景,提出相应的编队控制模型;采用基于相邻车辆对的分布式计算策略,在降低计算压力的同时提升编队过程的安全性和鲁棒性;最后,基于Python搭建可视化仿真程序验证算法的有效性。结果表明:过短的期望距离和期望时间是阻碍编队可行的主要原因,并且随着期望距离和期望速度的提高,编队可行的最短时间阈值将相应提高;车辆行驶过程中,可行期望状态下编队的实际执行效果良好,最终编队状态与期望编队状态的偏离率小于1‰,同时能够确保轨迹的安全和平滑;在计算效率上,分布式比集中式策略有优势,并且优势会随编队规模的增大而显著,在由9辆车组成的较大规模编队任务中,最长计算时间不超过0.3 s。 展开更多
关键词 智能交通 期望编队状态 模型预测控制 车辆编队 分布式优化
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通信时延下考虑行驶状态时空价值的编队安全控制
13
作者 王江锋 齐崇楷 +3 位作者 罗冬宇 董佳宽 王娜 闫学东 《中国公路学报》 北大核心 2025年第3期13-30,共18页
通信网络的信息数据流与车辆的物理主体融合互动,使得网联自动驾驶车辆组成的编队能够实现快速的、协作的、共享的出行。然而,通信网络面临着信道衰减、资源紧张等挑战,使得车辆的行驶状态存在非线性、扰动随机性和行为不确定性等问题,... 通信网络的信息数据流与车辆的物理主体融合互动,使得网联自动驾驶车辆组成的编队能够实现快速的、协作的、共享的出行。然而,通信网络面临着信道衰减、资源紧张等挑战,使得车辆的行驶状态存在非线性、扰动随机性和行为不确定性等问题,影响着编队的稳定运行。为降低通信时延等不安全因素对车辆行驶状态产生的不利影响,相应的编队控制方法成为了车辆行驶安全的重要研究内容。为此,从空间计算损耗和信息时效性的角度出发,开展了通信时延下考虑行驶状态时空价值的编队安全控制研究,对增强车辆的内生安全,提升通信网络的鲁棒性能都具有积极的研究价值和现实意义。首先,考虑到信息传输的空间相关性,借鉴通信信号衰减理论,提出了一种基于空间修正的智能驾驶模型(Spatial Adjustment Intelligent Driving Model,SA-IDM),用以归一化多前车通信结构并修正前车状态信息。其次,考虑到信息传输的时间相关性,引入信息年龄(Age of Information,AoI)量化状态信息的时效性,采用频域方法对SA-IDM进行串稳定性分析,推导出能够反映状态信息是否“过时”的AoI临界值,进而转化为表征整个信息传输过程的时间价值,并提出了一种基于信息更新路侧单元的状态信息重传策略。最后,采用实车测试试验和遗传算法对模型参数进行标定,并采用数值仿真验证模型的有效性。试验结果表明:SA-IDM可以抑制领航车的扰动带给编队的影响,当AoI临界值为0.2 s时,可以有效衡量信息的时间价值。状态信息重传策略可保障编队在高时延发生率(Delay Occurrence Rate,DOR)下及时获取信息。当DOR为20%时,SA-IDM的平均间距偏差与IDM相比其降低比例为33.5%;当DOR为70%时,基于信息更新路侧单元的状态信息重传策略与最大AoI重传策略相比,平均间距偏差值的降低比例为21%;此外,SA-IDM编队内靠前和靠后的车辆安全性较弱,需要更多的信息传输。 展开更多
关键词 交通工程 编队安全控制 行驶状态时空价值 网联自动驾驶车辆 通信时延 信息年龄 实车测试
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基于数据驱动的车辆编队分布式预测控制
14
作者 于树友 刘泽澎 +1 位作者 林宝君 陈虹 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第9期3056-3068,共13页
提出了一种在线数据驱动预测控制方法,在闭环系统运行的各个离散时间点构建被控对象的等效线性模型,并设计了一种基于参数辨识残差动态调整遗忘因子的递推最小二乘算法,用于在线估计模型的时变参数。此外,还提出了一种基于前车-领航车-... 提出了一种在线数据驱动预测控制方法,在闭环系统运行的各个离散时间点构建被控对象的等效线性模型,并设计了一种基于参数辨识残差动态调整遗忘因子的递推最小二乘算法,用于在线估计模型的时变参数。此外,还提出了一种基于前车-领航车-跟随通信拓扑的分布式预测控制策略,将车队的全局优化问题转化为每辆跟随车的局部优化问题,使所有跟随车能够并行求解各自的优化问题,提高了求解效率。TruckSim与Matlab/Simulink的联合仿真结果表明:本文所构建的数据驱动模型能够准确捕捉时变环境下的车辆动态特性,所设计的分布式预测控制器能够有效保证车队的纵向跟踪性能和横向车道保持性能。 展开更多
关键词 车辆编队 数据驱动控制 车道保持 分布式预测控制
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基于虚假数据注入的网联车队弹性控制策略
15
作者 高凯 刘林鸿 +3 位作者 胡林 樊绍胜 程翔宇 邹铁方 《机械工程学报》 北大核心 2025年第12期266-280,共15页
智能网联车编队(intelligent connected vehicles, ICVS)行驶对减少车辆能耗、提高交通运输效率和安全性具有显著作用。然而来自黑客入侵、恶意软件或信号伪造的虚假数据注入攻击严重影响了车辆编队的安全运行,是当前该领域面临的严峻... 智能网联车编队(intelligent connected vehicles, ICVS)行驶对减少车辆能耗、提高交通运输效率和安全性具有显著作用。然而来自黑客入侵、恶意软件或信号伪造的虚假数据注入攻击严重影响了车辆编队的安全运行,是当前该领域面临的严峻挑战。提出一种针对虚假数据注入攻击的网联车队弹性控制策略,结合滚动优化与攻击检测,有效降低了虚假数据注入攻击对网联车队的影响。该算法利用车队多智能体之间的级联特性,通过在相同的时空环境中获取不同车辆的期望车队状态量来快速定位受攻击的车辆,然后采用切换控制策略对受到攻击的车辆进行补偿。在仿真平台VENTOS上搭建车队动力学和通信状态网联车队模型,通过多种工况试验验证了提出的方法在检测不同类型虚假数据注入攻击的性能,经过攻击补偿实验表明受影响车辆能够恢复到稳定状态,所提出的方案为虚假数据注入攻击下的网联车队安全控制提供了一种有效的解决方案。 展开更多
关键词 智能交通 网联车队 虚假数据 弹性控制 网络攻击
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复杂混合车辆队列协同控制及稳定性研究
16
作者 杜文举 赵尚飞 +1 位作者 董建勋 黄哲凯 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第12期372-384,共13页
针对由人工驾驶车辆(human-driven vehicle,HDV)、网联辅助驾驶车辆(connected human-driven vehicle,CHV)以及网联自动驾驶车辆(connected autonomous vehicle,CAV)构成的复杂混合车辆队列,构建复杂混合车辆队列系统模型,提出基于异质... 针对由人工驾驶车辆(human-driven vehicle,HDV)、网联辅助驾驶车辆(connected human-driven vehicle,CHV)以及网联自动驾驶车辆(connected autonomous vehicle,CAV)构成的复杂混合车辆队列,构建复杂混合车辆队列系统模型,提出基于异质多智能体牵制一致性的复杂混合车辆队列协同控制器。将驾驶员反应时延和车辆通信时延引入模型,设计时滞复杂混合车辆队列协同控制器,揭示时延提升混合车辆队列协同运行能力的内在机理。基于Lyapunov分析法对复杂混合车辆队列系统的稳定性进行分析,得到队列稳定性条件。设计数值仿真实验,分析CHV车间时距、CAV车间时距、驾驶员反应时延与车辆通信时延对复杂混合车辆队列稳定性的影响。研究结果表明:(1)设计的控制器能够有效控制复杂混合车辆队列,保证车辆以队列模式行驶;(2)复杂混合车辆队列中CHV车间时距和CAV车间时距分别取1.1 s和0.6 s时最有利于队列的稳定;(3)驾驶员的反应时延和车辆通讯时延对混合车辆队列的稳定性都具有消极作用,所设计的控制器能够很好抑制驾驶员反应时延和车辆通信延的影响。 展开更多
关键词 智能交通 混合车辆队列 协同控制 多智能体系统 牵引一致性 稳定性
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单向通信下多队列车辆轨迹同步的DMPC控制器设计
17
作者 王正武 文强 吴锯强 《自动化学报》 北大核心 2025年第9期2085-2105,共21页
针对多队列系统中的车辆编队协同控制问题,研究在单向通信结构下实现高效队列协同的方法.首先,建立多队列系统的车辆动力学模型,设计以各队列领航车为根节点的全局通信拓扑,以支持信息在队列内和队列间的传递.基于此拓扑结构,提出一种... 针对多队列系统中的车辆编队协同控制问题,研究在单向通信结构下实现高效队列协同的方法.首先,建立多队列系统的车辆动力学模型,设计以各队列领航车为根节点的全局通信拓扑,以支持信息在队列内和队列间的传递.基于此拓扑结构,提出一种包含队列内和队列间耦合约束的分布式模型预测控制方法,分别针对队列内跟随车辆和队列间领航车辆制定不同的局部优化问题,以实现车辆和队列的并行优化.其次,通过Lyapunov稳定性分析,证明所提控制方法在单向通信拓扑下的渐近稳定性,并推导保证系统弦稳定性的参数设计条件.数值仿真对比分析了三种队列间通信拓扑结构(领航车-尾车跟踪、领航车-领航车跟踪、领航车与领航车-尾车结合策略)的控制性能.结果表明,领航车与领航车-尾车结合策略在响应速度和系统稳定性之间达到最佳平衡.此外,研究还验证了所提方法对不同惯性滞后参数和异质车辆特性的适应能力,为多队列车辆系统的协同控制提供理论基础和实用方法,对智能交通系统的实际应用具有重要参考价值. 展开更多
关键词 自动驾驶 分布式模型预测控制 多队列系统 通信拓扑结构
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Adaptive backstepping control for nonlinear CAVs platoon with input delays and disturbances
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作者 Jiange Wang Miao Han +2 位作者 Zhizhong Bai Xiaolei Li Xiaoyuan Luo 《Journal of Control and Decision》 2025年第3期411-420,共10页
In recent years,the platoon control of connected autonomous vehicles(CAVs)has attracted a lot of attention in intelligent transport research.The third-order nonlinear vehicle dynamics model,due to its practicality,has... In recent years,the platoon control of connected autonomous vehicles(CAVs)has attracted a lot of attention in intelligent transport research.The third-order nonlinear vehicle dynamics model,due to its practicality,has been adopted in many research projects.In platoon control,controller input delays and disturbances are the significant issues that cannot be ignored.To this end,this paper investigates the cooperative control problem of third-order nonlinear CAVs platoon with controller input delays and unknown external disturbances.First,the neural network(NN)is used to approximate external disturbances with unknown bounds.Then,with the help of Pade approximation,a new variable is introduced to deal with the input delays.Subsequently,a corresponding compensation system is constructed based on the introduced variable.At last by using backstepping approach,a distributed adaptive control strategy based on vehicle-to-vehicle(V2V)communication is proposed in this paper.Additionally,Lyapunov functions and the uniformly ultimately bounded stability theorem are used to demonstrate the stability of the closed-loop systems,and the effectiveness of the control strategy is demonstrated by a simulation example. 展开更多
关键词 Adaptive control input delays platoon control BACKSTEPPING
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网联高速公路合流区基于间隙优化的车辆协同控制方法
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作者 王连震 沈超文 +1 位作者 王宇萍 薛淑祺 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第4期84-95,共12页
入口匝道车辆可利用主线车辆换道生成的合流间隙,以车队的形式汇入主线。基于此,面向网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicles, CAVs)和网联人工驾驶车辆(Connected Human-driven Vehicles, CHVs)的混合交通流,提出一种高速... 入口匝道车辆可利用主线车辆换道生成的合流间隙,以车队的形式汇入主线。基于此,面向网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicles, CAVs)和网联人工驾驶车辆(Connected Human-driven Vehicles, CHVs)的混合交通流,提出一种高速公路合流区基于间隙优化的协同控制(Gap-Optimized Cooperative Merging Control, GOCMC)方法。GOCMC通过构建车辆换道对主线及匝道交通流的综合效益模型,以最大化综合效益为目标,实现主线车辆换道与匝道车辆编队的协同控制,并结合车辆类型和功能特性,差异化控制下游车辆行驶轨迹。仿真结果表明:在不同交通流量下,应用GOCMC后,车辆通过控制区域的平均车速有所提高,且平均延误显著减少。即使在高交通需求(1800 veh·h^(-1)·ln^(-1))下,相较于无控制方案,平均车速仍可提升24.21%,平均延误可减少49.50%;与匝道合流协同控制方法(Cooperative OnRamp Merging Control, CORMC)相比,GOCMC在低渗透率和高匝道流量比下表现出更好的通行效率。敏感性分析显示,增加CAV渗透率可提高合流区通行效率,该效果在低渗透率场景下更为显著;CHV换道依从性对通行效率提升有限,但GOCMC通过周期性优化,有效降低了CHV换道行为随机性带来的影响。 展开更多
关键词 智能交通 协同控制 合流间隙优化 车辆编队 高速公路合流
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信号交叉口混行交通协同控制方法 被引量:2
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作者 黄秋实 王艳阳 +3 位作者 邬昌良 黄俊富 张胜根 罗浩轩 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第1期271-283,共13页
针对信号交叉口下的混行交通,以改善交叉口的通行环境为目标,设计了一种分层解耦的信号灯-混行队列协同控制方法。在上层信号灯控制研究中,选取交叉口车辆延误时间计算模型,以车辆平均延误时间最小为目标,提出基于遗传算法的交叉口信号... 针对信号交叉口下的混行交通,以改善交叉口的通行环境为目标,设计了一种分层解耦的信号灯-混行队列协同控制方法。在上层信号灯控制研究中,选取交叉口车辆延误时间计算模型,以车辆平均延误时间最小为目标,提出基于遗传算法的交叉口信号灯上层控制策略;在下层混行队列控制研究中采用“1+N”模式,建立混行队列动力学模型,选取车辆能耗模型,以队列经济性最低为目标,提出基于最优控制的混行队列下层控制策略。在上、下层控制策略验证的基础上,对协同控制方法进行有效性和敏感性研究。研究结果表明,提出的协同控制方法在不同交通场景下,均能有效改善交叉口通行效率和车辆经济性;当最小绿灯时长和控制区长度的取值越小时,车辆平均延误时间和平均百公里油耗改善效果越好。 展开更多
关键词 协同控制 交叉口 混行队列 遗传算法 最优控制
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