面向异构车队节能卡车编队行驶的顾及型协同模型预测控制

分布式控制系统的连通赋能自动化，在引入模型时能够更好地预判系统扰动，并更好地预测执行器限制对各智能体影响的效应。以编队形式实现的重型卡车自动 convoy 即是此类应用之一，其旨在保持卡车间较小车距以利用尾流减阻效益并改善燃油经济性，传统上由经典设计的网联自适应巡航控制（CACC）处理。本文的动机在于此类控制策略已显现的局限：经典 CACC 在无车队操作员干预下无法高效应对真实道路坡度和速度瞬态扰动，且对非运行卡车的各异硬件与载荷条件不具备适应性。该自动化策略通过构建一种协同模型预测控制（MPC）以实现生态编队来应对，该控制顾及与后随卡车的相互作用，以在道路扰动、速度瞬态与发动机限制下激励编队协同，并通过减少不必要的发动机做功进一步提升能源经济性。这通过每辆车与最近邻共享载荷、最大发动机功率、传动比、控制状态及预期轨迹来实现。该顾及型协同策略在真实驾驶场景中与类似非顾及控制策略对比验证，总体而言发现顾及策略以可实时实现的方式显著改善了编队卡车间的协同性。