智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同控制技術(shù)（第2版）課件 第10、11章 智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型、智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)同控制技術(shù)第2版“十四五”時(shí)期國家重點(diǎn)出版物出版專項(xiàng)規(guī)劃項(xiàng)目新基建核心技術(shù)與融合應(yīng)用叢書智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)系列第10章智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真第10章

智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型目的：把道路上行駛的無序車輛進(jìn)行編隊(duì)組合作為整體來控制。核心：將車隊(duì)中行駛路線相同的所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)（即速度、加速度、車距等）歸于一致，從而簡化交通控制對(duì)象和增強(qiáng)車輛行駛安全性。車輛隊(duì)列協(xié)同控制方式也包括車隊(duì)縱向控制和橫向控制：●橫向控制——車輛保持在同一車道且不偏離，變道行駛時(shí)車輛隊(duì)列在不同車道之間統(tǒng)一換道和超車?！窨v向控制——車輛狀態(tài)（即速度、加速度、車距等）統(tǒng)一控制，保證車輛隊(duì)列行駛安全性和隊(duì)列穩(wěn)定性。10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.1車輛編隊(duì)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型本章研究的是，加裝了自動(dòng)駕駛裝置的智能車輛隊(duì)列，但同時(shí)保證駕駛?cè)藢?duì)車輛的最終控制權(quán)力。10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.1車輛編隊(duì)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型車隊(duì)中第i輛車的加速度、速度及位移車輛隊(duì)列系統(tǒng)的模型控制目標(biāo)10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.1車輛編隊(duì)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型車輛隊(duì)列系統(tǒng)的模型控制目標(biāo)：1）隊(duì)列中任意車輛的加速度趨近于0。2）設(shè)定理想車距為D，理想車距差值（又稱車間距偏差）趨近于0。3）隊(duì)列中任意相鄰第i輛車和第i－1輛車之間的相對(duì)速度趨近于0。4）當(dāng)首車車速達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，被控車的加速度變化率為0。10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.2車輛隊(duì)列系統(tǒng)控制方法車輛隊(duì)列控制方式有集中式和分布式兩種：●集中式控制——車輛隊(duì)列中所有行駛狀態(tài)信息首先發(fā)送到中央控制器的方式。理論上可以達(dá)到隊(duì)列行駛的最優(yōu)效果，但必須滿足中央控制器獲得所有車輛信息，無線通信帶寬可以滿足所有車輛數(shù)據(jù)同時(shí)交互，并有中央處理器信息處理量過大容易導(dǎo)致控制系統(tǒng)滯后，從而對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能和運(yùn)行效率造成嚴(yán)重影響的問題?！穹植际娇刂啤淮嬖谥醒肟刂破?，隊(duì)列中的車輛僅能獲得附近車輛的行駛狀態(tài)信息。理論上不能達(dá)到最優(yōu)控制效果，但對(duì)車車通信帶寬需求低，控制速度快，適合實(shí)時(shí)性要求高的車輛隊(duì)列控制。10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.2車輛隊(duì)列系統(tǒng)控制方法本章討論縱向高速公路行駛的車輛隊(duì)列，集中式控制不適合：【原因】需要增加路側(cè)集中控制基站之類的中央控制器，會(huì)限制車輛隊(duì)列的行駛范圍，增加交通系統(tǒng)的構(gòu)建成本。采用分布式控制——加裝車車通信系統(tǒng)和其他傳感器來獲取周邊車輛和道路交通情況信息的高速行駛車輛隊(duì)列，是安全性和穩(wěn)定性要求很高的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.2車輛隊(duì)列系統(tǒng)控制方法兩種車輛隊(duì)列分布式控制方式：（1）車輛自適應(yīng)巡航控制（ACC）主要功能，根據(jù)當(dāng)前交通情況來控制車速和車距，保持車輛控制系統(tǒng)與前方車輛一致的行駛狀態(tài)。（2）車輛協(xié)同自適應(yīng)巡航控制（CACC）CACC是在ACC系統(tǒng)上安裝了車車通信單元后升級(jí)的系統(tǒng)，還可以接收周圍車輛行駛狀態(tài)信息和道路交通傳感器信息，從而獲取更多信息來完成巡航控制功能，可以更好地縮短行駛車距并提高道路交通通行能力。本章采用分布式控制結(jié)構(gòu)中的CACC。10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.3車輛隊(duì)列控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)車輛隊(duì)列控制系統(tǒng)：核心控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制模塊、車車通信模塊、定位模塊、人機(jī)交互界面及相關(guān)的傳感器模塊10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.2車輛隊(duì)列系統(tǒng)控制方法主要部分：1）距離傳感器2）執(zhí)行器3）車車通信模塊4）定位模塊5）人機(jī)交互界面6）車身總線7）機(jī)器視覺10.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制系統(tǒng)概述10.1.2車輛隊(duì)列系統(tǒng)控制方法10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件行駛安全條件：●車輛的行駛安全性，如車距范圍、車速范圍、加速度范圍等；●整個(gè)車輛隊(duì)列的安全性，如當(dāng)車隊(duì)中某一車輛的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)影響其他正常行駛的車輛，避免整個(gè)車隊(duì)的狀態(tài)發(fā)生驟變。10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.2.1車輛行駛安全性條件協(xié)同控制，可以保持較小的車距，但必須滿足一定安全車距范圍。10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.2.1車輛行駛安全性條件按照最大制動(dòng)減速度停車后的制動(dòng)距離n號(hào)車的安全車距n和n+1號(hào)車實(shí)際車距理想車距差值10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.2.2車輛隊(duì)列穩(wěn)定性條件車輛隊(duì)列穩(wěn)定性：車輛隊(duì)列行駛下車輛單體的速度變化或控制系統(tǒng)擾動(dòng)不會(huì)造成向后鄰近車輛的速度和理想車距差值沿隊(duì)列行駛方向的繁衍和放大，并且隨著車輛隊(duì)列長度增加，擾動(dòng)會(huì)逐漸減弱最終趨近于零，從而不會(huì)引起交通安全隱患。10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.2.2車輛隊(duì)列穩(wěn)定性條件理想車距差值的傳遞函數(shù)10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.2.2車輛隊(duì)列穩(wěn)定性條件車隊(duì)穩(wěn)定性條件：滿足該傳遞函數(shù)的范數(shù)小于或者等于1理想車距差值滿足條件：10.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)行駛條件10.2.2車輛隊(duì)列穩(wěn)定性條件初始條件車隊(duì)中某車速度發(fā)生微小變化，后續(xù)車輛的速度和理想車距差值會(huì)沿著隊(duì)列行駛方向增大而逐漸減小。這種衰減效果會(huì)隨著時(shí)間變化而增強(qiáng)，最終使得變化趨近于零，即單個(gè)車輛的狀態(tài)變化不會(huì)造成車輛隊(duì)列的不穩(wěn)定。10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)n輛在高速公路同向行駛的車輛組成的隊(duì)列●同向行駛●車車通信來完成控制系統(tǒng)的信息獲取●狀態(tài)參數(shù)有車速、加速度、車距●無線通信正常，通信不存在延遲10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型最理想的控制效果：所有車輛保持最小化、穩(wěn)定不變的車距同向行駛。●隨著車輛行駛速度提高，保證車輛行駛安全所需的車距也應(yīng)該增大；●行駛速度降低，車距保持在較小范圍也可以保證車輛行駛安全，隊(duì)列中車輛可以較為緊湊地行駛。綜合考慮當(dāng)前車速和車距的要求，并要判斷當(dāng)前的期望加速度是否在合理的范圍內(nèi)并且沒有與其他車輛碰撞的隱患。本節(jié)建立的控制模型核心就是要計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)下的臨界期望加速度值。10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型滑模控制模型：（1）選取滑模切換函數(shù)非線性系統(tǒng)函數(shù)切換函數(shù)控制量在切換面切換10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型滑模切換函數(shù)10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型（2）選擇趨近律四種趨近方式：1）等速趨近律2）指數(shù)趨近律10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型3）冪次趨近律

到達(dá)時(shí)間4）等速趨近律10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型當(dāng)s和函數(shù)f（s）取不同的值時(shí)，可以得到以上各種趨近律。選擇的等速趨近方法得到滑?？刂品匠檀胧剑?0-5），有10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型理想車距差值簡化為保證安全車距行駛下，理想的加速度計(jì)算模型為10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型（3）滑?？刂葡到y(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析由于滑模變結(jié)構(gòu)控制策略的多樣性，定義滑模切換函數(shù)存在時(shí)表達(dá)式為運(yùn)動(dòng)軌跡在切換面鄰域內(nèi)，可以在一定時(shí)間內(nèi)到達(dá)切換面——局部到達(dá)條件，等價(jià)為切換函數(shù)Y（t）應(yīng)同時(shí)滿足函數(shù)可微和經(jīng)過原點(diǎn)Y（0）=0兩個(gè)條件。10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型考慮控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間，避免趨近速度過慢，要限制范圍用李雅普諾夫函數(shù)表示以上到達(dá)條件選取李雅普諾夫函數(shù)，判斷控制器穩(wěn)定性10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)穩(wěn)定范圍這證明當(dāng)滑?？刂破鲄?shù)λ＞0時(shí)，本節(jié)建立的滑?？刂颇Ｐ蜐M足李雅普諾夫控制系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車隊(duì)列穩(wěn)定性分析●上節(jié)的控制模型是基于前后車的狀態(tài)基礎(chǔ)建立的；●多車輛隊(duì)列行駛，前后兩車保持安全車距不一定能保證整個(gè)車隊(duì)的安全性，因?yàn)槌デ昂筌嚻渌囕v的行駛狀態(tài)改變?nèi)钥赡芤l(fā)安全事故；所以，需要將隊(duì)列穩(wěn)定性作為考慮因素。車隊(duì)穩(wěn)定性——車隊(duì)中某一車輛的速度變化引起的理想車距差值在向后方車輛傳播的過程中是否會(huì)被放大，是否會(huì)引起車輛隊(duì)列不按設(shè)定的車距行駛。穩(wěn)定性條件——理想車距差值的傳遞函數(shù)足范數(shù)小于等于1，即10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車隊(duì)列穩(wěn)定性分析第n－1輛車與第n

輛車之間的理想車距差值第n輛車與第n＋1輛車之間的理想車距差值第n輛車與第n＋1輛車之間的理想車距差值的傳播關(guān)系10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車隊(duì)列穩(wěn)定性分析車輛隊(duì)列穩(wěn)定性條件聯(lián)合前后兩車的期望加速度方程10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車隊(duì)列穩(wěn)定性分析兩式相減，變換后可得進(jìn)行拉普拉斯變換，得10.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制技術(shù)10.3.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車隊(duì)列穩(wěn)定性分析簡化后駕駛?cè)朔磻?yīng)時(shí)間，當(dāng)控制器參數(shù)滿足時(shí)，隊(duì)列穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則對(duì)任何都成立——可以保持車輛隊(duì)列穩(wěn)定性10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真仿真驗(yàn)證：●3輛車組成的車輛隊(duì)列；●高速極限工況。輸入：兩組頭車信號(hào)——階躍緊急減速輸入和正弦變化輸入（同第9章）。實(shí)驗(yàn)對(duì)比：車車通信模式下的協(xié)同避撞模型-普通環(huán)境中的傳統(tǒng)避撞模型。10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.1階躍緊急減速輸入仿真效果頭車首先從初速度零開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后以最大的做緊急減速制動(dòng)，采集3輛車的速度、加速度（制動(dòng)減速度）和理想車距差值隨時(shí)間變化值作為仿真結(jié)果。10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.1階躍緊急減速輸入仿真效果10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.1階躍緊急減速輸入仿真效果10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.1階躍緊急減速輸入仿真效果兩種模型的相同點(diǎn)：●當(dāng)頭車緊急制動(dòng)時(shí)，3輛車的車速均從40m/s減到0；●3輛車的前后順序不變，均沒有發(fā)生追尾事故；●加速度均從0迅速變?yōu)?。兩種模型的不同點(diǎn)：●兩車的理想車距差值不同，傳統(tǒng)避撞控制模型雖然也實(shí)現(xiàn)了多車避撞控制，但是理想車距差值變化較大，存在潛在的安全隱患；●傳統(tǒng)避撞控制模型的車速和加速度跟隨曲線與協(xié)同避撞控制模型相比均存在較大的滯后。10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.1階躍緊急減速輸入仿真效果結(jié)論：車車通信模式下的協(xié)同避撞控制模型能夠控制理想車距差值為－1～1m，并且前后車速度和加速度的跟隨時(shí)間均為1s左右，能夠比傳統(tǒng)避撞控制模型起到實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的避撞控制效果，更有益于保證車輛隊(duì)列行駛安全性。10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.2正弦加速度輸入仿真效果頭車輸入正弦加速度信號(hào)，車輛加速度在

范圍呈正弦變化，即輸入一個(gè)急加速和急減速的過程，驗(yàn)證車輛在傳統(tǒng)控制和協(xié)同控制模型下的運(yùn)行效果。10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.2正弦加速度輸入仿真效果10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.2正弦加速度輸入仿真效果10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.2正弦加速度輸入仿真效果10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.2正弦加速度輸入仿真效果傳統(tǒng)控制和協(xié)同控制模型均達(dá)到了車速控制的效果，沒有安全事故發(fā)生。兩種模型的不同點(diǎn)：●兩車的理想車距差值不同，傳統(tǒng)控制模型雖然也實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定車速跟隨，但是理想車距差值最大值為3m，說明存在潛在的安全隱患；●傳統(tǒng)控制模型的車速和加速度跟隨曲線相對(duì)于車車通信下的協(xié)同控制模型均存在較大的滯后。10.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真10.4.2正弦加速度輸入仿真效果結(jié)論：車車通信模式下的協(xié)同避撞控制模型能夠控制理想車距差值為－1～1m，并且前后車速度和加速度的跟隨滯后時(shí)間均為1s左右，能夠比傳統(tǒng)避撞控制模型起到實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的跟隨控制效果，更有益于保證車輛隊(duì)列行駛安全性。第11章智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制技術(shù)11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.2考慮通信時(shí)延的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型11.4通信異常時(shí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真第11章智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制技術(shù)本章任務(wù)：●分析車車通信延遲或失效對(duì)車輛隊(duì)列穩(wěn)定性的影響；●建立通信系統(tǒng)存在信號(hào)延遲甚至是失效時(shí)控制模型的調(diào)整方法。11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.1.1通信延遲的影響及模型策略調(diào)整車車通信系統(tǒng)：無線網(wǎng)絡(luò)存在延遲、異常、中斷的情況，導(dǎo)致車輛狀態(tài)信息的獲取存在延遲，控制系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)做出有效的控制響應(yīng)，而是在一定時(shí)間之后才能夠響應(yīng)，此時(shí)間為延遲時(shí)間。車輛控制系統(tǒng)：機(jī)械傳動(dòng)部件所限發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩不能立即達(dá)到理想轉(zhuǎn)矩，而是在一定時(shí)間之后才能夠達(dá)到，此時(shí)間為滯后時(shí)間。11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.1.1通信延遲的影響及模型策略調(diào)整車車通信系統(tǒng)：無線網(wǎng)絡(luò)存在延遲、異常、中斷的情況，導(dǎo)致車輛狀態(tài)信息的獲取存在延遲，控制系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)做出有效的控制響應(yīng)，而是在一定時(shí)間之后才能夠響應(yīng)，此時(shí)間為延遲時(shí)間。車輛控制系統(tǒng)：機(jī)械傳動(dòng)部件所限發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩不能立即達(dá)到理想轉(zhuǎn)矩，而是在一定時(shí)間之后才能夠達(dá)到，此時(shí)間為滯后時(shí)間。11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.1.1通信延遲的影響及模型策略調(diào)整11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.1.1通信延遲的影響及模型策略調(diào)整通信系統(tǒng)、傳感器及執(zhí)行器存在延遲和滯后，控制器的信息不可能立即得到執(zhí)行，同樣執(zhí)行后的信息也不可能立即反饋回控制器?！?通信系統(tǒng)延遲值τ-控制系統(tǒng)滯后值加速工況時(shí)減速工況時(shí)加速度延遲方程11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.1.2通信失效的影響及模型調(diào)整策略通信失效：通信延遲至無窮大的一個(gè)特殊情況。●隊(duì)列中行駛的車輛，需要提前判斷前方車輛是否發(fā)生了通信失效，然后調(diào)整控制模型參數(shù)，跳過失效車輛與前方車輛進(jìn)行通信；●通信失效車輛，判斷自己處于無網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時(shí)，控制系統(tǒng)切換到定距跟車，保證車距不發(fā)生變化，與前車作為一體進(jìn)行控制，不影響車輛隊(duì)列整體安全性。11.1通信異常對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車隊(duì)控制影響及模型策略調(diào)整11.1.2通信失效的影響及模型調(diào)整策略11.2考慮通信時(shí)延的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型11.2.2通信失效的影響及模型調(diào)整策略所有車輛的理想車距差值和連續(xù)兩車的相對(duì)速度之和Y趨向于0：考慮通信系統(tǒng)、傳感器及執(zhí)行器的滯后因素后，車輛隊(duì)列控制模型：11.2考慮通信時(shí)延的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型車輛縱向加速度動(dòng)態(tài)遲滯模型：n

號(hào)車縱向遲滯：n

－1號(hào)車縱向遲滯：11.2.2通信失效的影響及模型調(diào)整策略11.2考慮通信時(shí)延的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型隊(duì)列中連續(xù)兩車在頻域內(nèi)的理想車距差值動(dòng)態(tài)模型（兩式相減-一次微分-拉普拉斯變換）：條件一條件二11.2.2通信失效的影響及模型調(diào)整策略11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型（1）通信失效車輛控制模型隊(duì)列中某車通信失效情況時(shí)，通信失效車輛無法與隊(duì)列中其他車輛進(jìn)行信息交互，原有車輛隊(duì)列協(xié)同控制模型已經(jīng)無法成立，需要調(diào)整控制結(jié)構(gòu)。n號(hào)車通信失效，此時(shí)調(diào)整車輛隊(duì)列協(xié)同控制模型結(jié)構(gòu)，令n＋1號(hào)車與n－1號(hào)車進(jìn)行通信。11.3.1車輛隊(duì)列中通信失效車輛及其后車的控制模型11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型n號(hào)車能夠與n－1號(hào)車保持理想的理想車距差值：控制模型：n號(hào)車通信失效下車輛控制模型：11.3.1車輛隊(duì)列中通信失效車輛及其后車的控制模型11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型（2）通信失效車輛后車的控制模型n號(hào)車通信失效，n＋1號(hào)車與n－1號(hào)車進(jìn)行通信交互，n－1號(hào)車得到的是n＋1號(hào)車的行駛信息，對(duì)應(yīng)車距和車速計(jì)算公式：期望加速度模型：11.3.1車輛隊(duì)列中通信失效車輛及其后車的控制模型11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型考慮通信延遲時(shí)間，調(diào)整的期望加速度模型：11.3.1車輛隊(duì)列中通信失效車輛及其后車的控制模型11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型通信失效情況下n號(hào)車與其前車n＋1號(hào)車的動(dòng)態(tài)加速度遲滯模型：兩車的理想車距偏差：11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型通信失效下車輛控制器參數(shù)：通信失效情況下失效車輛的固定車頭時(shí)距：11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型n＋1號(hào)車動(dòng)態(tài)遲滯關(guān)系：n－1號(hào)車動(dòng)態(tài)遲滯關(guān)系：11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型n＋1號(hào)和n－1號(hào)車的理想車距差值動(dòng)態(tài)模型：n號(hào)車通信失效下，n－1號(hào)車滑?？刂茀?shù)：11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型由于滑?？刂茀?，通信失效情況下n－1號(hào)車的固定車頭時(shí)距值滿足：n號(hào)車通信失效下，n－1號(hào)車滑?？刂茀?shù)：這樣在通信失效情況下可以保持車隊(duì)穩(wěn)定。11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型滑?？刂茀?shù)滿足以下條件：11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型固定車頭時(shí)距滿足以下條件：11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.3通信失效下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)切換控制模型n號(hào)車通信失效情況下，車輛隊(duì)列協(xié)同控制模型應(yīng)當(dāng)調(diào)整控制模型結(jié)構(gòu)：●通信失效的n號(hào)車和跟隨失效車輛的n

－1號(hào)車采用特定控制模型及參數(shù)，其余車輛沿用正常模型即可?！褚{(diào)整滑?？刂茀?shù)和固定車頭時(shí)距

滿足特定條件，此時(shí)可以保持車輛隊(duì)列穩(wěn)定性，避免因通信失效造成的連環(huán)追尾碰撞。11.3.2通信失效下保持隊(duì)列穩(wěn)定性條件11.4通信異常時(shí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真n號(hào)車通信延遲/失效情況下，選取同樣的仿真參數(shù)，分別對(duì)調(diào)整前的車輛隊(duì)列協(xié)同控制模型和本章調(diào)整后的車輛隊(duì)列協(xié)同控制模型進(jìn)行仿真。11.4通信異常時(shí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車編隊(duì)控制模型仿真1號(hào)車通信失效無法接收周圍車輛信息，正常勻速行駛時(shí)車輛隊(duì)列狀態(tài)不會(huì)變化，但是當(dāng)加速度輸入階躍