重慶郵電大學(xué)李永福教授領(lǐng)銜的智能空地協(xié)同控制重慶市高校重點實驗室在本刊上發(fā)表了題為“Platoon Control of Connected Vehicles with Heterogeneous Model Structures Considering External Disturbances”的研究論文。該論文在團隊前期工作基礎(chǔ)上探究了外界干擾下具有異質(zhì)模型結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列協(xié)同控制問題。結(jié)果表明，對于具有異質(zhì)模型結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列，當(dāng)外部時變干擾有界時，所提的包含觀測器和積分滑?？刂破鞯姆謱涌刂瓶蚣苣軌?qū)崿F(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列穩(wěn)定且安全行駛。

近幾十年來，智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列的協(xié)同控制問題因其對道路運輸?shù)闹匾绊懚鹆巳藗兊膹V泛關(guān)注。智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制具有提高道路安全性、提升道路通行效率、降低能源消耗等諸多優(yōu)點。通過先進的V2X (Vehicle-to-Everything)通信技術(shù)，車輛的狀態(tài)信息可以發(fā)送給其他車輛。然后通過控制器的作用，可以保證隊列中跟隨者車輛和領(lǐng)導(dǎo)者車輛達到一致穩(wěn)定的狀態(tài)。

如圖1所示，考慮N+1輛車組成的車輛隊列在筆直的道路上行駛，其中包含一輛領(lǐng)導(dǎo)者車輛(定義為車輛0)和N輛跟隨者車輛(定義為車輛1到N)。車輛隊列還沒有形成穩(wěn)定的編隊，即跟隨者車輛的位置、速度及加速度還沒有和領(lǐng)導(dǎo)者車輛達到一致性。每輛車均配備有無線通信設(shè)備用以發(fā)送、接收自身及其他車輛的狀態(tài)信息。

圖1 分層隊列控制框架

本文設(shè)計了一種分層隊列控制框架，其包括一個上層觀測器和一個下層積分滑?？刂破?/span>。通過V2X通信技術(shù)與鄰車進行信息交互，觀測器產(chǎn)生本地參考輸入信號，即領(lǐng)導(dǎo)者車輛狀態(tài)的觀測值。積分滑?？刂破鳟a(chǎn)生控制輸入以跟蹤本地參考輸入信號，該控制器能夠消除外界干擾對智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列的影響。

如圖2所示，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者車輛的加速度不再變化時，觀測誤差可以快速收斂到零。觀測誤差峰值小于0.3，可見該觀測器具有較好的觀測效果。圖3為控制器(5)作用下的位置圖、速度圖和加速度圖?？梢钥闯觯囕v隊列存在追尾風(fēng)險并且跟隨者車輛的速度和加速度一直處于抖振中。如圖4所示為控制器(8)作用下的位置圖、速度圖和加速度圖，位置圖顯示相鄰車輛的間距可以保持在期望的安全間距。在領(lǐng)導(dǎo)者車輛第一次加速后，從速度圖和加速度圖可以看出跟隨者車輛在時間t=130s 時能夠跟蹤上領(lǐng)導(dǎo)者車輛。在領(lǐng)導(dǎo)者車輛減速后，跟隨者車輛在時間t=280s時能夠跟蹤上領(lǐng)導(dǎo)者車輛。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S277315372200038X?via%3Dihub

引用格式：

Yongfu Li, Zongyu Qin, Hao Zhu, Srinivas Peeta, Xinbo Gao, Platoon control of connected vehicles with heterogeneous model structures considering external disturbances, Green Energy and Intelligent Transportation, Volume 1, Issue 3, 2022, 100038, https://doi.org/10.1016/j.geits.2022.100038.

李永福（第一作者，通訊作者），重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。國家高層次青年人才、重慶英才創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、重慶市高層次人才特殊支持計劃青年拔尖人才。主要研究方向為智能網(wǎng)聯(lián)汽車和空地協(xié)同控制。現(xiàn)擔(dān)任“智能空地協(xié)同控制重慶市高校重點實驗室”主任，“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化控制”教育部重點實驗室副主任，重慶市海外技術(shù)合作平臺“智能網(wǎng)聯(lián)汽車與交通國際研發(fā)中心”主任。任IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems等期刊副主編、編委，入選2021全球前2%科學(xué)家榜單，先后牽頭榮獲中國自動化學(xué)會科技進步一等獎和川渝產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新獎一等獎，并獲中國公路學(xué)會科技進步二等獎。

秦宗余（第二作者），重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院研究生，主要研究方向為車輛隊列控制。

朱浩（第三作者），重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院教授，主要研究方向為智能車環(huán)境感知與信息融合。

Srinivas Peeta（第四作者），佐治亞理工學(xué)院講席教授，主要研究方向為智能交通系統(tǒng)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車。

高新波（第五作者），重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院教授，重慶郵電大學(xué)校長，博士生導(dǎo)師。國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，教育部長江學(xué)者特聘教授（2012-2017），國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，科技部重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊負責(zé)人，教育部創(chuàng)新團隊負責(zé)人，教育部科技委委員，教育部計算機類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，中國電子學(xué)會國際合作工作委員會副主任委員，IET、CIE、CAAI會士，IEEE高級會員。連續(xù)7年入選中國高被引學(xué)者榜單，現(xiàn)任十余個學(xué)術(shù)期刊的副主編、編委。曾榮獲全國創(chuàng)新爭先獎狀、國家自然科學(xué)二等獎1項、省部級科學(xué)技術(shù)一等獎5項、省級教學(xué)成果特等獎1項、一等獎2項。主要研究方向為人工智能、機器學(xué)習(xí)、計算機視覺、模式識別。