کنترل جریان‌های ترافیکی هوشمند ناهمگن با ساختار دوسویه و در حضور داده‌های ازدست رفته، تاخیر ارتباطی زمان-متغیر و تاخیر عملگری

Abstract

در این مقاله به تحلیل پایداری داخلی، رشته‌ای و کنترل جریان‌های ترافیکی هوشمند با ساختار ارتباطی دوسویه درحضور تاخیر زمانی ارتباطی، تاخیر عملگری و داده‌های ازدست رفته پرداخته می‌شود. در جریان‌های ترافیکی، پدیده داده‌های از دست‌رفته به واسطه حجم بسیار زیاد اطلاعات در حال تبادل بین خودروها و زیرساخت‌های بزرگراه بسیار محتمل می‌باشد. از سویی دیگر پدیده تاخیر زمانی ارتباطی نیز از مشخصه‌های سیستم‌های ارتباطی به‌شمار می‌آید. همچنین، به دلیل اینرسی بالا تاخیر عملگری یک ویژگی ذاتی موتور خودرو می‌باشد که این امر باعث می‌شود گشتاور خروجی موتور با تاخیر زمانی به مقدار مطلوب خود برسد. در این تحقیق، یک مدل دینامیکی مرتبه سه برای توصیف حرکت طولی خودروهای هوشمند در جریان ترافیکی درنظر گرفته می‌شود. استراتژی فاصله ثابت برای تنظیم فاصله بین‌خودرویی استفاده می‌شود. با لحاظ داده‌های ازدست رفته، تاخیر زمانی ارتباطی و تاخیر عملگری و بر اساس ساختار دوسویه، کنترل‌کننده‌ای خطی برای هر خودرو درنظر گرفته شده و دینامیک حلقه بسته سیستم استخراج می‌گردد. با استفاده از قضیه لیاپانوف-کراسوفسکی به تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته پرداخته می‌شود و شرایط کافی برای تضمین پایداری داخلی جریان ترافیکی معرفی می‌گردد. در ادامه، با تحلیل معادله حلقه بسته هر خودرو در حوزه فرکانس، قیود لازم روی ضرایب کنترلی که تضمین‌کننده پایداری رشته‌ای هستند بدست می‌آید. در پایان، روش‌های ارائه شده در این مقاله، به کمک شبیه‌سازی‌های متعدد مورد اعتبارسنجی قرار خواهند گرفت.