طراحی کنترل سرعت تطبیقی بر پایهٔ رفتار ماکروسکوپیک ترافیک و کنترل پیش‌بین به منظور کاهش تصادف‌های زنجیره‌ای در بزرگراه‌ها

Abstract

امروزه سیستم‌های حمل‌و‌نقل اتوماتیک نقش مهمی در کاهش خطاهای انسانی و روان‌سازی ترافیک‌های درون‌شهری و برون‌شهری دارند. پیاده‌سازی کنترل‌کننده‌ها برای بهینه‌کردن سفر، چه از نظر زمان و چه از نظر راحتی و ایمنی، نیاز به مدل دقیقی از سیستم مورد بررسی دارد. هرچه این مدل دقیق‌تر و به سیستم واقعی نزدیک‌تر باشد، نتایج حاصل از شبیه‌سازی، دقیق‌تر و قابل اعتماد‌تر است. از طرفی، با افزایش تصادفات ناشی از عدم احتیاط و دقت راننده در کنترل خودرو و همچنین، گسترش روزافزون خودروها، نقش سیستم‌های همیار راننده برای به ‌عهده‌گرفتن کنترل خودرو به منظور آسایش راننده،‌ کاهش تصادف‌ها و افزایش ایمنی و راحتی پررنگ‌تر شده‌است. در این مقاله، یک مدل غیرخطی کامل از دینامیک طولی خودرو، با هدف نزدیک‌تر کردن مدل به واقعیت و کاهش خطای مدل در شبیه‌سازی و کاربردهای کنترلی، انتخاب شده‌است. در بخش کنترلی راه حل جدیدی برای توسعه‌ی‌ سیستم کنترل تطبیقی سرعت ارائه شده‌است که در آن، شتاب خودروی میزبان، علاوه بر حرکت خودروی هدف، از حرکت ماکروسکوپیک موج ترافیک نیز تاثیر می‌پذیرد. بدین منظور نشان داده شده‌است که با به‌کار‌گیری کنترل پیش‌بین و تبعیت شتاب خودرو از حرکت خودروی هدف و همچنین موج ترافیک، تصادف‌های زنجیره‌ای ناشی از ترمزگیری‌های ناگهانی، قابل کنترل می‌باشند. در بخش کنترل سطح پایین، برای محاسبه‌ی دریچه‌ی گاز و یا پدال ترمز برای رسیدن به شتاب مطلوب، از کنترل فازی بر مبنای کاهش خطای ردیابی بهره گرفته ‌شده‌است. این دستور محاسبه‌شده بر روی مدل طولی، اعمال می‌شود تا عملکرد مدل انتخاب شده در سیستم همیار راننده‌ی کروز کنترل تطبیقی، ارزیابی گردد.