宋平

摘要：近年來，隨著車輛數(shù)量的不斷增加，車輛編隊行進安全管理問題逐漸引起了相關(guān)研究人員的注意。目前，車輛編隊行進安全管理方面，在相關(guān)理論體系的基礎(chǔ)上，集成DEMATEL-ISM方法構(gòu)建車輛編隊行進安全管理辨識模型，對安全影響因素進行綜合定量分析，是一種非常有效的方案。在此基礎(chǔ)上，本文主要研究車輛的編隊行進安全控制，通過對車輛編隊行進過程進行控制，保障整體行進安全以及暢通性，再者，合理的車輛編隊也能夠有效降低行進中的空氣阻力，能夠在很大程度上降低車輛能耗，節(jié)約能源，是一項十分有意義的研究課題。希望本文的論述對未來車輛編隊行進安全管理方面的研究能夠起到一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：DEMATEL-ISM；車輛編隊；行進安全；管理分析

近年來，車輛編隊行進安全的控制問題受到了更多的關(guān)注。這是由于隨著全球科技和經(jīng)濟的發(fā)展，車輛的數(shù)量越來越多，道路系統(tǒng)車流量也在不斷增加，出現(xiàn)了越來越多的交通事故、道路擁堵以及環(huán)境污染問題。另外，在特殊領(lǐng)域行駛環(huán)境地形復(fù)雜、可見度低，車輛編隊行進安全問題更加突出。因此，對車輛編隊行進的安全管理進行探討也就顯得尤為重要。

1 DEMATEL-ISM建模概述

決策與試驗評價實驗室分析法（Decis'ion-Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）和解釋結(jié)構(gòu)模型法（Interpretive Structural Modeling，ISM）是對復(fù)雜系統(tǒng)進行分析和決策的重要方法，關(guān)于車輛編隊行進安全問題兩種方法均可應(yīng)用。

DEMATEL與ISM具有一定的共性，DEMATEL-ISM二者的綜合集成，以ISM為中心模型、DEMATEI為輔助模型，使得ISM方法中可達矩陣R的計算過程相對簡單，集成DEMATEL-ISM的車輛編隊行進安全管理影響因素辨識模型建模步驟，如圖1所示。

2 車輛行進安全管理影響因素總結(jié)

通過集成DEMATEL-ISM的方法體系的實際分析，可以總結(jié)出目前車輛編隊行進安全管理控制的影響因素主要有：

首先，現(xiàn)階段控制車隊行進的方式主要有縱向橫向的綜合控制、橫向控制和縱向控制三種，但都是控制的特定單項運動，無法實現(xiàn)整體控制。其次在編隊控制方面，對于個體的動力學(xué)控制以及運動學(xué)控制考慮的較少。再次在編隊控制設(shè)計中，沒有將個體運動和整體隊形有機的結(jié)合起來。最后，現(xiàn)階段針對車隊編隊以及控制的研究，基本全是針對信息完整的情況，但是在實際中有很多不確定因素的影響，因此在后續(xù)的研究中應(yīng)該主要消除不確定因素。

3 車輛控制器設(shè)計

3.1 控制器設(shè)計思路

車隊的控制思路如圖2所示，領(lǐng)隊車輛的速度VF為已知，通過積分得到領(lǐng)隊車輛的位置橫坐標(biāo)XF，通過求導(dǎo)得到領(lǐng)隊車輛的加速度AF，并將三者作為第一個控制器的輸入，控制器1將從跟隨車輛1處采集到的速度v1和加速度a1與axvLLL進行運算，得到第一個控制器的輸出a2。根據(jù)控制器所得到的加速度去控制跟隨車輛1的速度v1和位置x1，從而很好的控制車輛1與跟隨車輛之間的相對距離和相對角度。后面的車輛以此類推，最終使得整個車隊在各個控制器的控制下按預(yù)期的隊形前進，這種方法可以遞推到N輛車，都可以達到對車隊編隊控制的目的，不但很好的控制隊形，還能解決當(dāng)今突出的交通問題。

3.2 車輛編隊安全管理控制器設(shè)計

圖2為基于Lyapunov控制原理的結(jié)構(gòu)框圖，其中給出了控制器VF和WF的表達式。整個系統(tǒng)將VL，WL作為輸入，即領(lǐng)隊車輛的橫向速度和縱向速度已知，通過運算得到XL，YL的值，然后積分得到XL，YL的值，VF和WF為控制器，該控制器根據(jù)將所得到的的偏差e1，e2，e3作為輸入，控制器根據(jù)輸入的偏差進行控制，得到輸出VF和WF，從而控制跟隨車輛的速度，以達到跟隨車輛與領(lǐng)隊車輛之間的距離LD和相對角度φ。

結(jié)語

通過以上，對基于DEMATEL-ISM的車輛編隊行進安全管理的相關(guān)問題進行了一定的論述。由于道路車輛數(shù)量越來越多，道路系統(tǒng)車流量也在不斷增加，出現(xiàn)了越來越多的交通事故、交通擁堵以及環(huán)境污染等情況。再者，特殊領(lǐng)域內(nèi)，行駛環(huán)境地形復(fù)雜、可見度低，車輛編隊行進安全問題更加突出?；诖?，本文主要研究了車輛的編隊行進安全控制，通過對車輛編隊行進過程進行控制，保障整體行進安全以及暢通性，同時達到降低車輛行進能耗及節(jié)約能源的目的，是一項十分有意義的研究課題。希望本文的論述對未來車輛編隊行進安全管理方面的研究能夠起到一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]周德群，章玲.集成DEMATEL-ISM的復(fù)雜系統(tǒng)層次劃分研究[J].管理科學(xué)學(xué)報，2008，11（2）： 20-26

[2]張磊，秦元慶，孫德寶等.基于行為的多機器人任意隊形的控制.控制程.2005，12（2）：174

[3]黃永安，馬路，劉慧敏·MATLAB7·0/SIMULINK6·0建模仿真開發(fā)與高級工程應(yīng)用[M]·北京：清華大學(xué)出版社，2016：345-379.

[4]米奇克[M]·汽車動力學(xué)·陳蔭三譯.北京：人民交通出版社，2012.28--70.[16]李笑，張新敏，王輝·控制系統(tǒng)數(shù)字仿真[M]·東北：東北大學(xué)出版社，2011：1-8.

[5]袁德成，王玉德·自動控制原理[M]·北京：北京大學(xué)出版社，2006：241-251

[6]余志生·汽車理論（第三版）·北京：機械工業(yè)出版社，2004：12-23.

[7]馬幼捷，周雪松·直接反饋線性化理論[M]·北京：北京大學(xué)出版社，2005：123-149

[8]Shuen Zhao， Yinong Li， Ling Zheng， etal. Vehicle Lateral Stability Control Based on Sliding Mode Control. Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics， China， 2007：638-642.

[9]J.Xiang， T.Braunl. String formations of multiple vehicles via pursuit strategh. IET.Control Theory and Applications， 4（6），2010：1027-1038.

[10]Tucker Balch， Ronald C.Arkin. Behavior-Based Formation Control for Multirobot Teams. IEEE Transactions on Robotics and Automation. 2008， 14（6）：926-939.