通信时延和感知时延对车辆编队稳定性的影响

通信时延和传感器感知时延对智能车辆协同动作和行车安全至关重要。针对2类车辆编队控制策略(定常间距双向不对称控制和定常时距多前车跟车控制),引入通信时延和感知时延,并计算编队系统保持稳定性的通信时延阈值和感知时延阈值。首先,考虑到信息获取的便捷性和准确性,在直接相邻车辆的位移和速度分量上引入感知时延,在直接相邻车辆的加速度分量以及非直接邻居车辆的状态信息引入通信时延。将具有时延的信息用于反馈控制器。其次,对双向不对称控制下的同质车队及对多前车跟车控制下的异质车队进行模态分解得到多个低阶的双时延模态子系统。然后,基于双时延微分方程结构特性,提出了几何构型分析方法用于确定单个模态子系统保持稳定性的通信时延阈值和感知时延阈值。从而,车队系统稳定的通信时延阈值和感知时延阈值取决于解耦后的多个模态子系统。最后,进行了MATLAB数值仿真,研究通信时延和感知时延对2类编队系统稳定性的影响。仿真结果表明:在双向不对称控制下,当不对称度较大时,车队系统对时延具有较高容忍度;在定常时距单前车及两前车跟车控制下,车队系统的感知时延阈值和通信时延阈值随时距的增大整体上呈下降趋势。