李永福 何昌鹏 朱 浩 郑太雄

道路交通运输是国民经济的血脉,但现有道路基础设施难以扩展,由于道路通行能力不足和汽车保有量迅速增加而引起的交通拥堵、尾气污染等问题使交管部门面临严峻的挑战.随着自动驾驶技术和V2V (Vehicle-to-vehicle)通信技术的迅猛发展,传统的自适应巡航控制ACC (Adaptive cruise control,ACC)逐渐发展成为协同自适应巡航控制 (Cooperative adaptive cruise control,CACC).它利用V2V 通信技术共享车辆状态(位置、速度、加速度)信息,提升了车辆队列的稳定性并降低了反应延迟[1].研究表明,车辆以队列模式行驶可有效提高道路通行效率、车辆燃油经济性和行驶安全性[2-3].因此,从改善车辆行驶模式的角度研究车辆队列系统的控制方法,以提高道路通行效率和车辆燃油利用率,具有巨大的应用价值和研究意义.

车辆队列控制的目标是使队列中车辆保持等间距匀速行驶,且要求相邻两车不能发生碰撞[4].然而通信拓扑结构的改变以及通信延时或丢包的存在可能导致队列中车辆速度振荡,从而引起队列不稳定.诸多学者针对这一问题开展了广泛研究[5-12].文献[5]针对Ad-hoc 型车辆网络的容量限制和Bernoulli随机丢包问题,提出了一种车辆编队算法,解决了网络冲突并保证了车辆队列的弦稳定性.考虑输入延时和前车间距,文献[6]提出一种仅依靠车载传感器感知信息的车辆队列控制器,并得出了延时边界和弦稳定性条件.利用矩阵特征值分析方法,文献[7]针对多种通信拓扑结构对车辆队列稳定性和……