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含输入时延与通信时延的车辆队列PID控制系统稳定性 被引量：5
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作者 朱旭 张泽华 闫茂德 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期184-198,共15页
针对含输入时延与通信时延的车辆队列PID控制系统,分析了其内部稳定性和队列稳定性,研究了内部稳定的充要条件,求解了完整、精确的时延边界;在内部稳定性分析中,考虑输入时延与通信时延影响下车辆队列PID控制系统为中立型双时延系统的特... 针对含输入时延与通信时延的车辆队列PID控制系统,分析了其内部稳定性和队列稳定性,研究了内部稳定的充要条件,求解了完整、精确的时延边界;在内部稳定性分析中,考虑输入时延与通信时延影响下车辆队列PID控制系统为中立型双时延系统的特点,结合Rekasius代换和劳斯表,提出了关于中立算子的系统强稳定充要条件;在此基础上,为了便于PID参数的快速选取,推导了一种形式更为简练的系统强稳定充分条件;在强稳定条件下,基于特征根聚类法求解了系统完整、精确的时延边界;针对具有奇数辆跟随车的车辆队列,推导了无关车辆队列规模的输入时延上界;在队列稳定性分析中,为了保证干扰和误差沿车辆队列向后传播不发散,分析了车间误差传递函数,给出了双时延影响下队列稳定的充分条件。仿真结果表明:在含输入时延与通信时延的分布式PID控制器作用下,车辆队列控制系统可同时保证内部稳定和队列稳定;车间状态误差可在15 s^(-2)内快速减小并趋近于零;在所有车辆恒速行驶时,车间保持50 m期望安全距离;在领航车以0.5 m·s^(-2)加速和0.8 m·s^(-2)减速时,跟随车的速度和加速度随领航车变化,并在领航车速度稳定时一致;车辆队列在不同行驶工况下,由领航车加、减速引起的车间位置误差小于0.2 m,且沿车辆队列向后传播不发散。 展开更多
关键词 智能交通 车辆队列 特征根聚类法 输入时延 通信时延 分布式PID控制器 内部稳定 队列稳定
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