面向多目标的智能车辆队列纵向与横向控制方法研究

智能车辆队列的纵向与横向控制是队列行驶技术的关键问题。本项目在纵向控制方面，首先研究纵向控制算法对跟驰稳定性及宏观交通流稳定性的影响，其次，利用仿真研究与实验修正相结合的手段，定量的研究队列行驶模式对车辆燃油经济性的影响，在此基础上，提出面向跟驰稳定性、交通流量及交通流稳定性、燃油经济性、安全性的多目标车辆队列纵向控制方法；在横向控制方面，为了解决车辆横向运动中状态参数的大范围变化及不确定性，提出利用多模型控制方法来实现多工况下良好的横向控制目标；此外，为了实现队列的柔性驾驶，搭建一个分层的全局控制系统来整合与协调纵向与横向控制；最后，建立一个缩小比例的智能车辆队列实验平台，以验证理论分析的正确性和所提出方案的可行性。本项目从研究队列行驶中的一些基本理论问题入手，提出面向多目标的车辆队列纵向与横向控制方法，并通过实验来探索队列行驶中的各种高新技术的融合方法，具有重要的理论意义与实用价值。

智能车辆队列技术是利用先进的传感、信息、控制及通讯等技术实现智能车的队列行驶，从而达到提高交通流量、缓解交通拥堵、增强交通安全、降低燃油消耗及排放的目的。本项目针对车辆队列纵向控制、横向控制、以及建立一个全局控制系统来协调纵向与横向控制这三项关键技术开展研究。主要进行了如下工作：.1. 设计面向车辆队列行驶安全性、串稳定性（跟驰稳定性）、交通流量及交通流稳定性、燃油经济性等多目标的车辆队列纵向控制系统。.2. 设计能够适应多工况的车辆横向运动控制系统。.3. 建立一个纵向与横向耦合的全局控制系统，来协调车辆的纵向与横向运动。.4. 根据工作的不同阶段，依次搭建仿真实验、小比例模型实验、以及实车实验的相关平台，开展实验验证工作。.取得了如下研究成果：.1. 设计了分层结构的纵向控制系统，上位控制器为车辆间距策略，提出一种新的间距控制策略SSP（Safety Spacing Policy），分析了在该策略下的串稳定性及交通流量和交通流稳定性。下位控制器则通过基于模糊的油门与制动控制实现，并设计了油门与制动协调切换逻辑。在此基础上，通过与手动驾驶车辆的比较，研究了车辆队列行驶对燃油经济性的影响。.2. 考虑到车辆横向运动中状态参数的大范围变化及不确定性，提出了一种基于多模型的模糊横向运动控制方法。它能够在车辆不同的速度范围内提供稳定的控制效果，并能够应对车辆载荷、侧偏角刚度等变量的不确定性。.3. 建立了一个考虑了车辆纵、横向运动耦合的全局控制系统，协调车辆的纵向与横向运动控制。.4. 根据研究工作的不同阶段，建立了车辆队列仿真实验平台、缩小比例的智能小车实验平台，以及智能车实车实验平台，为相关理论研究提供实验支撑。.本项目针对车辆队列控制技术中的关键问题进行了深入的理论分析，提出了解决办法，并在不同层次上开展了实验验证工作。为实现智能车辆队列行驶技术提供了理论与技术基础。