基于多虚拟领航者的智能车编队控制研究

摘要

针对智能车队(SP)在通过无信号灯交叉口时稳定性差、通行效率低等难题，提出一种基于多虚拟领航者(VL)的智能车编队控制方法.首先，以SP为研究对象，对传统人工势能函数(APF)进行改进，利用非线性函数关系描述智能车队系统内车-车之间的作用力.其次，基于虚拟领航思想，设计了基于多VL的SP成形改进人工势能函数蜂拥控制算法(IAPFFCA-VLs),并通过Lyapunov稳定性方法以及LaSalle不变性原理证明算法的稳定性.最后，利用Matlab进行SP成形控制仿真并与融合IAPF的蜂拥控制算法(FCA-IAPF)进行对比.实验结果表明，FCA-IAPF可以实现车-车间距控制与避碰，但是随着车辆数量的增多，会存在局部最优“分块”问题且不能形成规则编队.相较FCA-IAPF,IAPFFCA-VLs算法总体性能均得到了优化，可实现不同初始状态、不同数量但目的地相同的车辆保持合理间距，并在避碰的同时速度渐近达成一致，所有智能车与各自VL之间的位置距离误差终值小于0.1 m、纵向速度误差终值小于1 m/s、横向速度误差终值趋于0.001 m/s,可以安全、迅速、稳定地约束为规则编队后驶出无信号灯交叉口，对提高无信号灯交叉SP行驶稳定性以及交通效率具有重要意义.

关键词

智能车队 / 无信号灯交叉口 / 虚拟领航者 / 改进蜂拥控制算法