异构智能网联汽车编队延迟补偿控制研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.09.007

摘要/Abstract

摘要：

智能网联汽车多车编队行驶可有效缩短跟车间距和提升交通系统通行效率，但多车编队控制须解决异构编队控制器的普适性问题，且能够在执行器响应延迟和通讯延迟情况下保证车辆编队的弦稳定性。本文提出一种面向异构智能网联汽车编队的延迟补偿控制方法，在无须获取他车系统动力学参数及控制输入前提下，利用他车加速度信息即可实现车辆编队纵向跟踪控制；此外，提出一种基于Smith预测器的延迟补偿控制架构，分别消除和降低了执行器响应延迟和通讯延迟对车辆编队弦稳定性的影响。典型工况仿真结果表明，相较常见车辆编队控制方法，本文提出的异构车辆编队延迟补偿控制器的跟车误差降低了80.7%，有效减小了最小车头时距和跟车间距。

关键词: 智能网联汽车, 异构车辆编队, 延迟补偿, 弦稳定性

Abstract:

Multi-vehicle platooning of connected and automated vehicles （CAVs） can effectively reduce vehicle-following distance and improve traffic efficiency of the transportation system. However， platoon control needs to have the ability to accommodate heterogeneous platoons and to ensure the string stability against actuator and communication delays. This paper proposes a delay compensation control method for heterogeneous CAV platooning， which can realize the longitudinal tracking control of the CAV platoon utilizing the acceleration information of other vehicles without obtaining system dynamics characteristics and control input of other vehicles. Furthermore， a Smith-predictor-based delay compensation control scheme is proposed to negate the impact of actuator and communication delay on the string stability. The simulation results of typical working conditions show that the proposed delay compensation controller for heterogeneous CAV platoons can reduce the tracking error by 80.7% and effectively minimize the headway and vehicle-following distance， compared with the common vehicle platooning control mthods.

Key words: connected and automated vehicles, heterogeneous vehicle platoon, delay compensation, string stability

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图/表 13

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表 1

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表 2

参考文献 27

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工况	控制器	最大跟踪误差/m	弦稳定性
φ_i =0 s	u-CACC	≈0	有
θ_i =0 s	a-CACC	≈0	有
h_i =0.21 s	SP-a-CACC	≈0	有
φ_i =0.2 s	u-CACC	1.09	有
θ_i =0 s	a-CACC	0.91	无
h_i =0.21 s	SP-a-CACC	0.02	有
φ_i =0.2 s	u-CACC	0.88	有
θ_i =0.1 s	a-CACC	4.36	无
h_i =0.7 s	SP-a-CACC	0.17	有

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