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基于通信网络的纵向车队控制研究

作 者: 宋波
导 师: 郭戈
学 校: 大连海事大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 纵向车队 网络丢包 延时 H_∞控制器
分类号: U463.67
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 53次
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内容摘要


车辆以车队的方式行驶可以显著的增加高速公路车辆通行流量,保证车队稳定的控制律依靠领车的速度和加速度信息,这些信息由车队无线通信网络传递,而通信网络固有的丢包、延时等缺陷不可避免的会降低车队的性能,这些缺陷却很少被考虑进车队控制器的设计中,所以本文主要研究了领队车辆的信息经过无线通信网络发生丢包、量化与延时情况下纵向车队的控制问题。具体的研究工作分为以下几个方面:首先,介绍了车辆纵向、横向及综合控制的概念,着重分析了纵向车队研究现状。其次,建立了车辆的纵向动态模型及结构模型,考虑领车信息受车队无线通信网络的影响,建立了车队的混合控制模型,所得混合控制模型充分考虑了车队与网络,优化了现有车队模型。再次,考虑车队通信网络存在丢包的情况,提出了保证混合系统均方稳定的定理,并利用LMI条件得到了使系统均方稳定的动态输出反馈控制器的构造方法。考虑领车加速度变化对车队整体性能的影响,把领车加速度变化考虑为干扰因素,设计了网络丢包与干扰同时存在的车队H_∞控制器,仿真验证了控制器的有效性。最后,分析了领车通信网络延时对车队整体稳定性的影响,进一步,考虑车队通信网络量化与延时共存的情况,量化问题转化为不确定性问题,网络诱导延时是有界的,同时考虑了领车加速度变化带来的干扰因素,得到的车队混合模型是存在干扰输入的不确定离散时滞系统,提出了保证系统渐近稳定的定理,设计了有记忆反馈控制器,通过仿真检验了其有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 概述  10-13
    1.1.1 纵向控制  11
    1.1.2 横向控制  11-12
    1.1.3 综合控制  12-13
  1.2 研究现状  13-18
  1.3 有待解决的问题  18
  1.4 本文主要工作及结构  18-20
第2章 纵向车队建模  20-27
  2.1 介绍  20-22
  2.2 车辆动态模型的建立  22-24
  2.3 车队结构模型的建立  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 通信网络丢包下车队的控制  27-45
  3.1 PID车队控制器  27-29
  3.2 动态输出反馈控制器的设计  29-32
    3.2.1 车队混合模型的建立  29-31
    3.2.2 动态输出反馈控制器设计  31-32
  3.3 仿真及性能分析  32-40
    3.3.1 PID控制器仿真  32-37
    3.3.2 动态输出反馈控制器仿真  37-39
    3.3.3 仿真结果分析  39-40
  3.4 车队H_∞控制器的设计  40-42
  3.5 仿真实验及分析  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第4章 通信网络量化与延时共存时车队的控制  45-60
  4.1 网络延时对车队性能的影响  45-52
    4.1.1 车队整体稳定的条件  45-46
    4.1.2 网络延时对车队稳定性的影响  46-49
    4.1.3 仿真分析  49-52
  4.2 量化与延时共存时车队混合模型的建立  52-54
  4.3 车队鲁棒H_∞控制器的设计  54-57
  4.4 仿真实验及分析  57-59
  4.5 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 电气设备及附件 > 无线电电信设备
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