摘要：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,验证了所提出的控制策略和算法的有效性。

摘要：针对四旋翼无人机在轨迹跟踪过程中会受到内外部扰动、模型误差等不确定性因素的影响,本文提出了一种基于改进型扩展状态观测器的积分滑模控制方案。具体来讲,首先,将四旋翼无人机系统存在的模型误差以及内外部扰动等不确定性因素视作集总干扰,通过借鉴的改进扩展状态观测器对其进行观测;进而,在此基础上,进一步考虑四旋翼无人机系统控制的连续性,基于四旋翼无人机轨迹误差、速度误差、姿态角误差和姿态角速度误差设计积分滑模控制器,分析了系统的稳定性并分别进行了数值仿真和实机实验。结果表明,采用本文算法时,在数值仿真中,各状态跟踪误差不超过1%,跟踪精度最高;在实机实验中,位置跟踪误差总体上能控制在20%以下。因此,本文方法具备有效性和可行性。

摘要：智能网联车辆通过先进的无线通信技术能够实现车辆间信息传递,然而通信环境中不可避免的存在干扰信号,当干扰信号达到一定的强度时,车辆间的通信会被迫中断,等效于交通流中车辆的通信拓扑发生了切换,通信拓扑切换必然会对交通流造成影响。基于此,本文在由网联车(connected vehicle,CV)和网联自动驾驶车(connected autonomous vehicle,CAV)构成的混合交通流中,研究了理想诱导环境下通信拓扑结构切换和CAV不同空间分布对混合交通流动态性能的影响。首先提出一种结合图论和概率论的通信拓扑表征方法,对混合交通流中的通信拓扑进行表征。然后考虑CV与CAV在决策行为上的特点,结合通信拓扑提出一个通用车辆跟驰模型,并使用约化摄动法推导出通用车辆跟驰模型的稳定性条件。最后设计数值仿真实验,在不同的CAV渗透率下,研究理想诱导环境下通信拓扑结构切换和不同CAV空间分布对混合交通流动态性能的影响。通信拓扑结构切换数值仿真结果表明,稳定的通信连接将有利于混合交通流动态性能的平滑性。不同CAV渗透率下数值仿真结果表明,当理想诱导环境中不存在干扰信号时,CAV渗透率越高,混合交通流动态性能的平滑性越好;当理想诱导环境中存在干扰信号并导致通信拓扑切换时,CAV渗透率为40%且空间分布为集中分布时的抗干扰能力最强。不同CAV空间分布下数值仿真结果表明,当理想诱导环境中不存在干扰信号时,CAV集中分布下混合交通流动态性能的平滑性最好;当理想诱导环境中存在干扰信号并导致通信拓扑切换时,CAV集中分布的抗干扰能力强于CAV均匀分布和随机分布的抗干扰能力。

摘要：针对智能网联车辆轨迹跟踪问题,本文通过考虑车辆跟驰作用和车车通信过程中存在的通信时延,提出了一种分布式非线性轨迹跟踪控制器.具体来讲,首先,提出一种双向领导跟随通信拓扑来描述智能网联环境下车辆间的通信连接.其次,考虑车辆跟驰作用和通信时延,设计一种分布式非线性轨迹跟踪控制器.然后,使用Lyapunov方法证明了所设计控制器的稳定性.最后,考虑速度干扰作用于领导者车辆,针对无时延、同质时延和异质时延等三种场景进行数值仿真实验.仿真结果表明:本文所设计的控制器不仅保证了车辆位置跟踪误差收敛到原点,而且车辆运动规律符合交通流理论,即无负位置跟踪误差和负速度现象.

摘要：针对车辆动力学模型,在车用无线通信技术(vehicle to everything,V2X)条件下设计了一种新的车辆队列纵向协同控制器,进行了理论分析与实验验证。基于三阶车辆模型,考虑前车跟随车通信拓扑,设计了一种考虑电子节气门开度的车辆队列纵向协同控制器,分析了系统稳定性和串稳定性以及电子节气门开度对稳定性的影响;针对网联车辆队列控制,开发了PreScan和Matlab/Simulink的联合仿真平台和车联网设备的实验平台,开展了仿真和实验验证。研究结果表明,所提控制器能够实现车辆队列控制的目标,但在现场实验中,车辆在加速度、速度和车辆间距的变化上不如仿真实验中光滑且严格收敛,在实验安全及误差范围内仍呈现出一致性的趋势,验证了所提控制器的有效性。

摘要：智能网联汽车是交通强国战略和《中国制造2025》建设的重要内容之一,也是人工智能落地应用的关键领域。考虑“新基建”背景下智能网联汽车学科的跨领域特点,该文对基于数字孪生的智能网联汽车学科实验平台进行探索与研究,并从实验内容构建、实验过程设计以及实验结果分析入手,旨在培养交叉学科型人才,为其提供探索前沿知识的实验基础,为智能网联汽车学科群建设提供坚实的实验平台支撑。

摘要：针对中车株洲电力机车有限公司设计的HXD1-C64电力机车,提出一种基于两阶段自适应Gauss配点重构的伪谱法,用于列车优化操纵问题高效快速求解.首先,建立了HXD1-C64电力机车优化操纵数学模型;然后,在推导Legendre-Gauss配点公式的基础上,给出控制变量两阶段自适应Gauss配点策略,第1阶段采用对分配点,第2阶段引入斜率变化分析对控制变量配点进行自适应细分和合并;最后,在运行时间最短目标下对HXD1-C64电力机车优化操纵进行仿真实验.结果显示,相较于控制变量参数化方法和传统高斯伪谱方法(Gauss pseudospectral method,GPM),改进方法获得了更优性能指标和牵引力控制品质,计算时间分别减少91.93%和33.88%,表明了所提方法的有效性.