V2X环境下网联电动车辆纵向队列鲁棒控制研究

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网联电动车辆纵向队列中的车辆通过车载传感器和V2X无线通信网络获取队列中的领域车辆信息,调整自身的行驶状态,从而使车辆队列保持期望的构型。电动车辆队列可以提高通行效率,降低能源消耗,是智能交通系统的重要研究分支之一。V2X无线通信的使用可以扩展队列中车辆的信息感知能力,但另一方面,无线通信固有的通信延迟、间歇等网络缺陷会影响车辆队列的控制性能。此外,网络信息传输遭受到的恶意攻击也是队列控制研究中不可忽视的因素之一。本文以电动车辆纵向队列为研究对象,考虑无线通信网络存在通信延迟、通信间歇,以及网络通信传输遭受欺骗攻击的情况,研究了车辆队列系统的鲁棒控制问题,设计了分布式车辆队列控制方法以保证队列的稳定性。本文的主要研究内容如下:1)通信延迟下车辆队列鲁棒控制问题。首先,考虑通信延迟对车辆队列系统的影响,设计了一种自适应H∞控制方法。其次,基于Lyapunov稳定性理论对车辆队列系统的渐近稳定性和鲁棒性进行了分析,并且给出了H∞控制器的设计方法。然后,给出了车辆队列系统满足队列稳定性的充分条件。最后,通过仿真试验验证了所提出方法的可行性和有效性。2)通信间歇下车辆队列鲁棒控制问题。考虑队列系统中V2X无线网络出现通信间歇的情况,基于模型依赖平均驻留时间方法,设计了一种车辆队列鲁棒控制方法。基于所设计的切换策略,分析给出了车辆队列系统满足指数稳定性和指数L2性能的充分条件。进一步,给出了求解控制器增益的线性矩阵不等式。通过仿真,验证了所提出方法在通信间歇下能够实现车辆队列的控制目标。3)欺骗攻击下车辆队列事件触发控制问题。针对队列中车辆的信息传输过程遭受欺骗攻击的情况,提出了一种自适应事件触发控制方法。首先,设计了一种自适应事件触发策略以提高通信资源的利用率,其触发阈值可以根据车辆状态信息动态调整。其次,基于所设计的事件触发策略,并且考虑网络通信遭受欺骗攻击的情况,提出了一种事件触发控制方法。然后,通过使用Lyapunov稳定性理论,得到了车辆队列系统满足渐近稳定性的充分条件,并且给出了控制器的设计方法。最后,仿真结果表明了所提出的自适应事件触发控制方法能够实现欺骗攻击下的车辆队列控制,并且在节约通信资源方面有着较好的表现。
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