混合交通中基于控制障碍函数的网联自动驾驶车辆去中心化匝道合流控制
系统与控制
2021-11-02 v1 系统与控制
摘要
网联自动驾驶车辆（CAV）的协同控制被认为是缓解交通拥堵和提高交通安全的一种有效方法，尤其是对于匝道瓶颈。然而，在混合交通中，人类驾驶车辆（HDV）的不确定性使得CAV的匝道合流控制更具挑战性。本文提出一种去中心化最优控制方法，以解决混合交通中高速公路匝道处CAV的合流控制问题。我们首先建立最优合流控制问题，其包含安全性与车辆动力学约束，以最小化行驶时间和能耗为目标。然后，提出一种结合控制障碍函数（CBF）与控制李雅普诺夫函数（CLF）的控制框架。CBF使系统满足安全关键约束，而CLF使系统稳定于目标。此外，为实现混合交通中CAV的有效控制，提出一种递归合流控制框架，其中HDV被视为扰动，CAV重复采集周围车辆状态并递归更新其轨迹以满足严格的合流要求。最后，将合流问题重构为二次规划问题，从而支持实时应用。仿真结果表明，所提匝道合流控制方法在抵抗HDV扰动方面具有鲁棒性，并提升了交通效率与能源经济性。
引用
@article{arxiv.2111.00746,
title = {Decentralized On-Ramp Merging Control of Connected and Automated Vehicles in the Mixed Traffic Using Control Barrier Functions},
author = {Haoji Liu and Weichao Zhuang and Guodong Yin and Rongcan Li and Chang Liu and Shanxing Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.00746},
year = {2021}
}
备注
7 pages, 4 figures