考虑纵向与换道动力学的动态协作车辆队列控制
最优化与控制
2022-01-24 v1
摘要
本文针对网联自动驾驶车辆（CAV）队列，考虑 CAV 在惯性滞后方面的异质性，提出一种分布式级联比例积分微分（DCPID）控制算法。进而，构建了 CAV 的实时动态协作换道模型，该模型可将 DCPID 算法与改进的正弦函数无缝结合。DCPID 算法根据目标车道前车（TFV）的速度波动，确定换道车辆的合适纵向加速度与速度。同时，正弦函数规划一条参考轨迹，并利用模型预测控制（MPC）实时更新该轨迹，以避免潜在碰撞直至换道完成。本文从数学上推导了 DCPID 算法的局部与渐近稳定性条件，并分析了不同状态下 DCPID 控制参数的敏感性。仿真实验用于评估所提模型的性能，结果表明 DCPID 算法能够为全部 400 个场景提供鲁棒控制以跟踪并调节期望间距与速度，即便在较为极端的初始状态下亦然。此外，所提动态协作换道模型能够在不同速度下甚至紧急情况（如 TFV 突然减速）中保证有效且安全的换道。
引用
@article{arxiv.2201.08553,
title = {Dynamic Cooperative Vehicle Platoon Control Considering Longitudinal and Lane-changing Dynamics},
author = {Kangning Hou and Fangfang Zheng and Xiaobo Liu and Zhichen Fan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.08553},
year = {2022}
}