通过自动驾驶车辆控制平抑交通流

自动驾驶车辆的出现有望在不久的将来彻底改变道路交通。尽管大规模数值模拟和小规模实验已显示出有前景的结果，但关于通过自动驾驶车辆平抑交通流的全面理论理解仍然缺乏。本文从控制理论的角度，建立了由人类驾驶车辆和自动驾驶车辆组成的环形道路混合交通系统在能控性、可镇定性和可可达性方面的解析结果。我们证明混合交通系统不是完全能控的，但是可镇定的，这表明自动驾驶车辆不仅能抑制不稳定的交通波，还能引导交通流达到更高的速度。相应地，我们建立了通过控制自动驾驶车辆可实现的最大交通速度。数值结果表明，当仅有 5% 的自动驾驶车辆时，交通速度可提高超过 6%。我们还设计了自动驾驶车辆的最优控制策略以主动衰减不良扰动。这些理论发现验证了自动驾驶车辆平抑交通流的高度潜力。