定 價：98 元
叢書名：交通與數(shù)據(jù)科學(xué)叢書
- 作者：徐志剛,田彬,張宇琴
- 出版時間：2025/3/1
- ISBN：9787030779670
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：U495
- 頁碼：157
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：B5
本書全面探討了通信延時對車輛隊列穩(wěn)定性的影響及其補償策略。本書分為七章，每章針對不同的主題深入分析，涵蓋了從理論概念到實際應(yīng)用的各個方面。主要包括節(jié)點動力學(xué)、隊列幾何構(gòu)型、信息流拓撲結(jié)構(gòu)和分布式控制器、穩(wěn)定性相關(guān)的理論和判據(jù)以及通信延遲對穩(wěn)定性的影響和可能的補償方法；通信延時對隊列穩(wěn)定性的具體影響，通過數(shù)值分析和仿真驗證，對比不同通信延時條件下的隊列穩(wěn)定性表現(xiàn)；基于粒子群優(yōu)化的控制器增益動態(tài)調(diào)整方法，通過仿真實驗展示不同增益設(shè)置對車輛隊列穩(wěn)定性的影響；利用長短時記憶網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)加速度信息的方法，以及長短時記憶網(wǎng)絡(luò)在車輛隊列控制中的應(yīng)用，通過多種交通場景的仿真測試評估性能；基于模型預(yù)測控制的通信延時補償方法，展示了模型預(yù)測控制和長短時記憶網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的先進控制策略在實際應(yīng)用中的有效性；基于遺傳算法的控制器平滑切換方法，通過仿真實驗驗證該方法在不同交通情境下的效果。最后基于實際的車輛臺架測試，對比實驗與仿真的結(jié)果，深入分析在正弦振蕩場景下車輛隊列穩(wěn)定性的表現(xiàn)。
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交通運輸行業(yè)科技創(chuàng)新人才推進計劃中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，2021年，排名第1。
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 車輛隊列相關(guān)概念 3
1.2.1 節(jié)點動力學(xué) 4
1.2.2 隊列幾何構(gòu)型 5
1.2.3 信息流拓撲結(jié)構(gòu) 6
1.2.4 分布式控制器 8
1.3 穩(wěn)定性相關(guān)概念及判據(jù) 10
1.4 通信延時對車輛隊列穩(wěn)定性的影響 12
1.5 通信延時補償策略 13
1.5.1 優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 14
1.5.2 重構(gòu)加速度信息 16
1.5.3 整定控制器增益 17
1.5.4 構(gòu)建多分支選擇結(jié)構(gòu) 19
1.5.5 改進控制器 20
1.6 結(jié)論 23
第2章 通信延時對隊列穩(wěn)定性的影響 25
2.1 引言 25
2.2 相關(guān)工作 26
2.3 問題陳述 27
2.3.1 車輛縱向動力學(xué) 27
2.3.2 一般線性CACC控制律 28
2.3.3 弦穩(wěn)定性判定 29
2.4 通信延時邊界數(shù)值分析 30
2.4.1 一種確認通信延時邊界的數(shù)值方法 30
2.4.2 隊列參數(shù)對弦穩(wěn)定區(qū)的影響 34
2.4.3 與以前的研究比較 36
2.5 仿真驗證 38
2.5.1 模擬配置 38
2.5.2 交通場景 39
2.5.3 仿真結(jié)果 40
2.6 結(jié)論 44
第3章 基于PSO的控制器增益動態(tài)調(diào)整方法 45
3.1 引言 45
3.2 相關(guān)工作 46
3.3 問題陳述 47
3.3.1 車輛動力學(xué)模型 47
3.3.2 控制器選擇 48
3.3.3 通信延時對串穩(wěn)定性的影響 48
3.4 方法論 51
3.4.1 整體架構(gòu) 51
3.4.2 目標函數(shù) 52
3.4.3 生成頭車加速度曲線 52
3.4.4 基于改進粒子群的增益整定算法 54
3.5 實驗仿真 56
3.5.1 靜態(tài)參考增益和兩種動態(tài)最優(yōu)增益的定性對比實驗 56
3.5.2 基于正弦曲線和綜合曲線找到的最優(yōu)增益的定量對比實驗 61
3.5.3 不同優(yōu)化算法的對比實驗 63
3.6 本章小結(jié) 65
第4章 基于LSTM的加速度信息重構(gòu)方法 66
4.1 引言 66
4.2 相關(guān)工作 67
4.3 問題陳述 69
4.3.1 車輛動力學(xué)模型 69
4.3.2 串穩(wěn)定性分析 70
4.3.3 原始控制 71
4.3.4 CACC的好處.73
4.3.5 通信延時對CACC的負面影響 74
4.4 LSTM控制.75
4.4.1 LSTM預(yù)測和控制的架構(gòu) 75
4.4.2 LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 76
4.5 性能評估 78
4.5.1 交通場景 78
4.5.2 仿真設(shè)置和指標 79
4.5.3 LSTM、RNNs和GRUs的預(yù)測精度 80
4.5.4 仿真結(jié)果 81
第5章 基于模型預(yù)測控制的CACC系統(tǒng)通信延時補償方法.84
5.1 引言 84
5.2 協(xié)同式自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)建模 86
5.2.1 車輛間距策略 87
5.2.2 MPC縱向控制器 88
5.3 系統(tǒng)弦穩(wěn)定性量化指標定義 89
5.3.1 2 范數(shù)弦穩(wěn)定性條件.89
5.3.2 無窮范數(shù)弦穩(wěn)定性條件 90
5.3.3 弦穩(wěn)定性量化指標定義 90
5.4 級聯(lián)式MPC-PVAT方法設(shè)計.91
5.4.1 MPC優(yōu)化求解方法 92
5.4.2 MPC-PVAT方法.92
5.5 基于LSTM的通信延時補償方法 94
5.5.1 LSTM預(yù)測模型 95
5.5.2 MPC-LSTM方法 96
5.6 仿真結(jié)果評估.97
5.6.1 基于正弦型運動工況的仿真測試 98
5.6.2 基于NGSIM數(shù)據(jù)的仿真測試 104
5.7 結(jié)語 110
第6章 基于遺傳算法的控制器平滑切換方法 111
6.1 控制器切換方法 111
6.2 基于遺傳算法的控制器切換 113
6.2.1 遺傳算法原理 113
6.2.2 控制器平滑切換方法 115
6.3 仿真實驗 117
6.3.1 仿真平臺介紹 117
6.3.2 仿真實驗設(shè)置 118
6.3.3 仿真結(jié)果 119
6.4 本章小結(jié) 131
第7章 基于臺架的車輛隊列穩(wěn)定性測試與分析 132
7.1 硬件及參數(shù)配置 132
7.2 車輛隊列穩(wěn)定性校正 133
7.2.1 實驗場景設(shè)計 133
7.2.2 測試結(jié)果分析 135
7.3 正弦振蕩場景下車輛隊列穩(wěn)定性測試與分析 137
7.3.1 實驗場景設(shè)計 137
7.3.2 測試結(jié)果分析 138
7.4 臺架測試與仿真測試對比分析 141
參考文獻 142
《交通與數(shù)據(jù)科學(xué)叢書》書目 158
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