كنترل يك گروه ناهمگن خودرو در حضور تاخير زماني ارتباطي و عملگري با ساختار ارتباطي زمان متغير: استراتژي فاصله ثابت و زمان پيشرفت ثابت

Control of a Heterogeneous Platoon of Vehicles with Actuator Lag, Communication Delay and Switched Interaction Topology: Constant Spacing and Constant Time Headway Policies

در اين مقاله به كنترل يك گروه خودرو ناهمگن پرداخته مي­شود. از آنجايي كه معمولا ارسال داده در سيستم­هاي چندعاملي با تاخير زماني همراه است لذا تاخير زماني اندازه­گيري در طراحي كنترلر لحاظ مي­شود. همچنين وقفه موتور نيز در مدل­سازي ديناميكي هر خودرو لحاظ مي­گردد. براي هر خودرو يك كنترلگر خطي بر اساس فاصله نسبي و سرعت نسبي بين خودرويي، طراحي مي­شود. نشان داده مي­شود كه ديناميك حلقه بسته گروه خودرو، يك ديناميك كليدزني خطي تاخير زماني خواهد بود. دو قضيه جديد براي بررسي پايداري سيستم كليدزني مزبور بر اساس قضيه لياپانوف-رازوميخين ارائه مي­گردد و نشان داده مي­شود كه گروه ناهمگن خودرو تحت هر سوئيچ دلخواه و نيز با لحاظ تاخير زماني ارتباطي و عملگري پايدار مجانبي خواهد بود. براي اثبات پايداري رشته­اي گروه ناهمگن خودرو تحت عمل سوئيچ و تاخير زماني، قضيه­اي جديد ارائه خواهد شد كه قيودي بر ضرايب كنترلي سيستم اعمال مي­كند. كيفيت روش­هاي ارائه شده توسط مثال­هاي شبيه­سازي بررسي خواهد شد.

This paper investigates the control problem of a heterogonous vehicular platoon with time-varying interaction topology, communication delay and actuator’s lag. For each vehicle, a neighbor based linear control law using relative position and relative velocity between vehicles is considered. Two new approaches based on Lyapunov-Razumikhin theorem are presented to perform the internal stability analysis of the resultant switched linear time delay system. It is shown that the closed-loop dynamic is globally asymptotically stable under arbitrary switching. It means that the heterogeneous platoon of vehicles is internal stable under switching action. In continuance of paper, a new theorem is presented to obtain conditions on controller gains satisfying the string stability of heterogeneous platoon. Simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approaches.