智能交通系统中的车辆协作控制

第1章 绪论 1

1.1 智能交通系统的背景与意义 1

1.2 智能交通系统研究的主要内容 3

1.3 车辆协作控制的发展 3

1.3.1 纵向控制研究 4

1.3.2 横向控制研究 9

1.3.3 车辆综合控制研究 10

1.4 全书内容安排 11

1.5 符号说明 12

第2章 智能交通系统中的分层式车辆协作控制 13

2.1 车队建模与问题描述 14

2.1.1 车队模型建立 14

2.1.2 反馈信息异质的影响 16

2.1.3 干扰及不确定性建模 16

2.1.4 通信限制建模 18

2.1.5 控制目标 18

2.2 车队稳定性分析 18

2.2.1 保性能控制器设计 18

2.2.2 H∞控制器设计 21

2.3 车队队列稳定性分析 25

2.4 数字仿真 27

2.5 小结 34

第3章 分散式车辆协作控制 35

3.1 问题描述 35

3.2 设计分散式保性能控制器 37

3.2.1 交叠系统解耦 38

3.2.2 子系统控制器设计 40

3.2.3 原车队控制器设计 43

3.3 车队队列稳定性分析 44

3.4 数字仿真 45

3.5 小结 49

第4章 传感器测量受限下的车辆协作控制 50

4.1 问题描述 51

4.1.1 协作式车队结构 51

4.1.2 传感器测量受限建模 51

4.1.3 车队控制系统模型 53

4.2 车队稳定性分析 55

4.3 车队队列稳定性分析 60

4.4 仿真与实验 63

4.4.1 数字仿真 63

4.4.2 Arduino车队实验 66

4.5 小结 69

第5章 传感器失效下的切换式车辆协作控制 70

5.1 建立车队模型 70

5.1.1 协作式自适应巡航控制车队模型建立 70

5.1.2 传感器失效影响 71

5.1.3 控制目标及设计相关定义 72

5.2 切换控制的控制器设计 73

5.3 车队队列稳定性分析及控制算法 79

5.4 仿真及实验 81

5.4.1 数字仿真 81

5.4.2 实验 85

5.5 小结 88

第6章 非线性车辆协作控制 89

6.1 建立车队模型 89

6.2 非线性PID控制器设计 90

6.3 车队稳定性及队列稳定性分析 93

6.4 数字仿真 97

6.5 小结 100

第7章 协作式车辆自适应保性能控制 101

7.1 车队模型建立及问题描述 101

7.1.1 非线性车辆动态模型建立 101

7.1.2 控制目标 103

7.1.3 控制器结构 103

7.1.4 RBFNN描述 104

7.2 车队稳定性及队列稳定性分析 105

7.3 数字仿真 111

7.3.1 非线性影响的实验 112

7.3.2 对车辆动态不确定性的实验 113

7.3.3 执行器延时的实验 114

7.4 小结 116

第8章 传感器测量受限下的非线性车辆协作控制 117

8.1 问题描述 117

8.1.1 车队模型建立 117

8.1.2 传感器模型建立 118

8.2 非线性鲁棒控制器设计 119

8.2.1 Back-stepping控制器设计 119

8.2.2 非线性鲁棒控制器设计 121

8.3 仿真实验 123

8.3.1 数字仿真 123

8.3.2 实验 126

8.4 小结 130

第9章 传感器失效下的切换式非线性车辆协作控制 131

9.1 车队模型建立以及问题描述 131

9.1.1 非线性车辆动态模型建立 131

9.1.2 传感器失效的影响 132

9.1.3 控制目标 134

9.2 切换控制器设计 134

9.3 队列稳定性分析 136

9.4 数字仿真 137

9.5 小结 138

第10章 执行器饱和及延时下的车辆协作控制 139

10.1 问题描述 139

10.2 H∞控制器设计 142

10.3 车队队列稳定性分析以及控制算法 148

10.4 数字仿真 149

10.5 小结 154

第11章 智能交通系统中的车辆调度与控制协同设计 155

11.1 车队模型建立以及问题描述 155

11.1.1 车队建模 155

11.1.2 无线通信网络能力受限以及数据丢包对车队系统的影响 156

11.1.3 调度函数 157

11.1.4 系统模型变换 157

11.2 车队控制与调度协同设计 159

11.2.1 单个跟随车辆稳定性分析 159

11.2.2 同时稳定性及可调度性 161

11.3 车队队列稳定性与调度协同设计 165

11.3.1 车队稳定性分析 165

11.3.2 控制与调度协同设计算法 166

11.4 数字仿真 167

11.5 小结 170

第12章 基于连续车辆间歇性通信的车辆协作控制 171

12.1 问题描述 171

12.1.1 图论 171

12.1.2 车队模型建立 172

12.2 保证车队稳定的控制器设计 173

12.3 数字仿真 176

12.4 小结 179

第13章 通信受限的车辆协作控制 180

13.1 协作式车队结构描述 180

13.2 协作式车队队列稳定性描述 180

13.3 考虑通信信道受限的车队模型 181

13.4 协作式车队控制器设计 184

13.5 数字仿真 188

13.6 小结 190

参考文献 191