به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « string stability » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »

  • Hossein Chehardoli*

    This paper considers the asymptotic zero tracking error as well as string stability of large-scale automated vehicle convoys (LAVC). Both centralized and decentralized bi-directional network topologies are investigated. A double integrator dynamical equation is defined to describe the 1-D dynamics of automated vehicles (AV). A centralized / decentralized controller which employs the relative displacement and velocity compared with the backward and forward AVs is defined for all following AVs. Since the dynamical equation of LAVC is hard to be analyzed for internal stability, a PDE-based approach is introduced to decouple and reduce the closed-loop dynamical equation.  According to this approach, we will be able to decouple the dynamical equation of all AVs individually based on the error dynamics. After simplifying the dynamical equation of LAVC, the conditions satisfying the internal stability of centralized and decentralized networks are obtained. After that, algebraic analyses in frequency domain will able us to find the constraints on control gains guaranteeing the string stability. Simulation and experimental results are available to describe the merits of this algorithm.

    Keywords: Large-scale vehicular platoons, Internal stability, String stability, PDE-based approach, Decoupling}
  • حسین چهاردولی*

    در این مقاله به تحلیل پایداری داخلی، رشته ای و کنترل جریان های ترافیکی هوشمند با ساختار ارتباطی دوسویه درحضور تاخیر زمانی ارتباطی، تاخیر عملگری و داده های ازدست رفته پرداخته می شود. در جریان های ترافیکی، پدیده داده های از دست رفته به واسطه حجم زیاد اطلاعات در حال تبادل بسیار محتمل می باشد. از سویی دیگر، پدیده تاخیر زمانی ارتباطی نیز از مشخصه های سیستم های ارتباطی به شمار می آید. همچنین، به دلیل اینرسی بالا تاخیر عملگری یک ویژگی ذاتی موتور خودرو می باشد. در این تحقیق، یک مدل دینامیکی مرتبه سه برای توصیف حرکت طولی خودروهای هوشمند در جریان ترافیکی درنظرگرفته می شود. استراتژی فاصله ثابت برای تنظیم فاصله بین خودرویی استفاده می شود. با لحاظ همزمان داده های ازدست رفته، تاخیر زمانی ارتباطی و تاخیر عملگری و بر اساس ساختار دوسویه، کنترل کننده ای خطی برای هر خودرو در نظر گرفته شده و دینامیک حلقه بسته سیستم استخراج می گردد. با استفاده از قضیه لیاپانوف- کراسوفسکی به تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته پرداخته می شود و شرایط کافی برای تضمین پایداری داخلی جریان ترافیکی معرفی می گردد. در ادامه، با تحلیل معادله حلقه بسته هر خودرو در حوزه فرکانس، قیود لازم روی ضرایب کنترلی که تضمین کننده پایداری رشته ای هستند بدست می آید. در پایان، روش های ارایه شده در این مقاله، به کمک شبیه سازی های متعدد مورد اعتبارسنجی قرار خواهند گرفت.

    کلید واژگان: جریان ترافیکی ناهمگن, پایداری داخلی, پایداری رشته ای, داده های ازدست رفته, تاخیر زمانی}
    Hossein Chehardoli *

    This paper deals with the control design and internal and string stability analysis of heterogeneous traffic flows with bi-directional communication topology under random data loss, time-varying communication delay, and actuator lag. A third-order linear model is employed to describe the longitudinal dynamics of each vehicle and the constant spacing policy is employed to adjust the inter-vehicle spacing. In the practical implementation of vehicular networks, due to the high amount of different exchanged information between vehicles and infrastructures, data loss and communication delay are unavoidable effects that may cause adverse effects on the closed-loop performance. Moreover, the actuator lag is an inherent characteristic of the engine which causes delay in implementing the control commands. Therefore, all these issues are considered in system modeling and stability analysis, simultaneously. A linear control protocol using the relative position and velocity measurements with respect to predecessor and subsequent vehicles is introduced for each following vehicle. The Lyapunov-Krassovskii theorem is employed to derive the necessary conditions on control parameters assuring internal stability. Afterward, by performing the error propagation analysis in the frequency domain, sufficient conditions on control parameters assuring string stability are obtained. Finally, several simulation results are provided to show the effectiveness of the presented algorithm.

    Keywords: Heterogeneous Traffic Flow, Internal Stability, String Stability, Data Loss, Time Delay}
  • Hossein Chehardoli*, Ali Ghasemi, Mohammad Daneshyian

    A new safe optimal consensus procedure is presented to guarantee the asymptotic and string stability as well as crash avoidance of large-scale non-identical traffic flow. Since time delay is an inherent characteristic of physical actuators and sensors, measurement delay and lags are involved in the upper level control structure. A third-order linear model is employed to define the 1-D motion of each automated vehicle (AV) and the constant time headway plan is employed to regulate the inter-AV distance. It is assumed that the network structure is decentralized look ahead (DLA) and each AV has access to relative position and velocity regarding with the front AV. A linear control law is introduced for each AV and by performing the stability analysis in frequency domain, the necessary conditions guaranteeing string stability and crash avoidance for large-scale traffic flow are derived. Afterwards, to calculate the optimal control parameters guaranteeing the best performance, an objective function combining all mentioned conditions as well as maximum overshoot, settling time and stability margin is introduced. The genetic algorithm (GA) technique is employed to optimize the presented objective function and obtain the optimal control parameters. Various numerical results are proposed to demonstrate the efficiency of this method.

    Keywords: Large-scale traffic flow, Asymptotic stability, String stability, Crash avoidance, Objective function, Genetic algorithm}
  • H. Chehardoli, M. Homaienezhad
    In this paper, the stability analysis and control design of heterogeneous traffic flow is considered. It is assumed that the traffic flow consists of infinite number of cooperative non-identical vehicular platoons. Two different networks are investigated in stability analysis of heterogeneous traffic flow: 1) inter-platoon network which deals with the communication topology of lead vehicles and 2) intra-platoon network which deals with communication topology of individual platoons. The unidirectional communication topology is employed to describe the inter-platoon and intra-platoon networks topologies. By introducing a new decoupling approach, the 3N-order closed-loop dynamics of both networks is transformed to N third-order dynamical equations. Both inter-platoon and intra-platoon string stability are performed by presenting new approaches. Several simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approaches.
    Keywords: Traffic Flow, Inter-platoon Stability, Intra-platoon Stability, Time Delay, String Stability}
  • Hossein Chehardoli *, Mohammad Reza Homaienezhad
    In this paper, a new virtual leader following consensus protocol is introduced to perform the internal and string stability analysis of longitudinal platoon of vehicles under generic network topology. In all previous studies on multi-agent systems with generic network topology, the control parameters are strictly dependent on eigenvalues of network matrices (adjacency or Laplacian). Since some of these eigenvalues are complex, the stability analysis with the presented methods is very hard or even impossible for large scale or time-varying networks. A new approach is introduced in this paper to decouple the large dimension closed-loop dynamics to individual third-order linear differential equations. A new spacing policy function assuring safety and increasing the traffic capacity is introduced to adjust the inter-vehicle spacing. The stable regions of communication and parasitic delays are calculated by employing the cluster treatment characteristic roots (CTCR) method. In addition to internal stability, it will be shown that the presented approach guarantees the string stability of generic vehicular networks. The most important privilege of the presented method compared with the previous approaches, is that the control gains are independent on network structure. This new finding, simplifies the stability analysis and control design specially for large scale platoons and time-varying networks. Several simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approaches.
    Keywords: Vehicular platoons, Internal stability, String stability, Generic network topology, Decoupling}
  • H. Chehardoli*, M.R. Homainezhad

    This paper studies the longitudinal control of a group of vehicles following a lead vehicle. A  neighbor based upper level controller is proposed by considering communication delay and actuator lag. Constant spacing policy is used between successive vehicles. Two different approaches based on Lyapunov-Razumikhin and Lyapuniv-Krassovski theorems are presented to stability analysis of closed loop dynamic. By simulation studies, it will be shown that the second approach is less conservatism than the first one. We consider the bidirectional leader following (BDLF) topology for inter-vehicle communication. Based on this structure, some sufficient conditions assuring string stability of platoon is derived. At the end of paper, four different scenarios are presented to study the robustness of algorithm against communication delay, actuator lag, disturbance, heterogeny and communication losses.

    Keywords: latoon of vehicles, Communication delay, String stability, Internal stability, Actuator lag}
  • حسین چهاردولی *، محمدرضا همایی نژاد
    در این مقاله به کنترل یک گروه خودرو ناهمگن پرداخته می شود. از آنجایی که معمولا ارسال داده در سیستم های چندعاملی با تاخیر زمانی همراه است لذا تاخیر زمانی اندازه گیری در طراحی کنترلر لحاظ می شود. همچنین وقفه موتور نیز در مدل سازی دینامیکی هر خودرو لحاظ می گردد. برای هر خودرو یک کنترلگر خطی بر اساس فاصله نسبی و سرعت نسبی بین خودرویی، طراحی می شود. نشان داده می شود که دینامیک حلقه بسته گروه خودرو، یک دینامیک کلیدزنی خطی تاخیر زمانی خواهد بود. دو قضیه جدید برای بررسی پایداری سیستم کلیدزنی مزبور بر اساس قضیه لیاپانوف-رازومیخین ارائه می گردد و نشان داده می شود که گروه ناهمگن خودرو تحت هر سوئیچ دلخواه و نیز با لحاظ تاخیر زمانی ارتباطی و عملگری پایدار مجانبی خواهد بود. برای اثبات پایداری رشته ای گروه ناهمگن خودرو تحت عمل سوئیچ و تاخیر زمانی، قضیه ای جدید ارائه خواهد شد که قیودی بر ضرایب کنترلی سیستم اعمال می کند. کیفیت روش های ارائه شده توسط مثال های شبیه سازی بررسی خواهد شد.
    کلید واژگان: گروه ناهمگن خودرو, تاخیر زمانی ارتباطی, وقفه عملگری, لیاپانوف رازومیخین, پایداری رشته ای}
    Hossein Chehardoli *, Dr Mohammad Reza Homaienezhad
    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.
    Keywords: Heterogeneous platoon, Communication delay, Actuator lag, Lyapunov-Razumikhin, String stability}
  • حسین چهاردولی *، محمدرضا همایی نژاد
    در این مقاله به طراحی کنترلر و تحلیل پایداری داخلی و رشته ای یک گروه خودرو در حرکت یک بعدی پرداخته می شود. با توجه به اینکه ارسال داده و اندازه گیری سنسورها در یک دسته خودرو می تواند با تاخیر رخ دهد، لذا در مدل سازی سیستم، تاخیر زمانی درنظر گرفته می شود. تغییر ساختار شبکه ارتباطی یک دسته خودرو می تواند منجر به ناپایداری داخلی و رشته ای سیستم گردد. با درنظر گرفتن تاخیر زمانی و ساختار شبکه متغیر با زمان به طراحی یک کنترلر مقاوم برای حفظ پایداری داخلی و رشته ای دسته خودرو پرداخته می شود. با استفاده از قضایای لیاپانوف کراسوفسکی و لیاپانوف رازومیخین، دو روش جدید برای تحلیل پایداری داخلی دسته خودرو ارائه می گردد. همچنین در ادامه قضیه ای نو برای تحلیل پایداری رشته ای در حضور تاخیر زمانی و ساختار شبکه متغیر بیان می گردد. نشان داده می شود که کنترلر مربوطه پایداری داخلی و رشته ای دسته را تحت عمل سوئیچ و تاخیر زمانی تضمین می نماید. کیفیت روش های ارائه شده با انجام مثال های شبیه سازی متعدد بررسی می گردد.
    کلید واژگان: یک دسته خودرو, تاخیر زمانی, ساختار ارتباطی متغیر, سیستم سوئیچینگ, پایداری رشته ای}
    Hossein Chehardoli *, Mohamadreza Homainezhad
    In this paper the problem of vehiclular platoons control with time delay and switching topology is considered. Due to data transmitions and sensors mesuarements, time delay should be investigated in system’s modeling and controller design. Changes in communication topology may cause the internal and string instability of the vehicular platoons. Based on constant spacing policy, a robust controller is designed to provide internal and string stability of the vehicular platoons. By using Lyapunov-Krassovski and Lyapunov-Razumikhn theorems, two new approaches are presented to perform the internal stability of the proposed switched linear time-delay system. In continuance, a new theorem is presented to attain conditions satisfying string stability. Several simulation studies are provided to show the effectiveness of the proposed approaches.
    Keywords: Platoon of vehicles, Time delay, Time varying topology, Switching system, String stability}
  • بیژن معاونی، مهران موحدی
    استراتژی های پیشرفته کنترل ترافیک برآنند تا علاوه بر در نظر گرفتن دینامیک کاملی از وسایل نقلیه، ایمنی سفر را با تضمین فاصله مطلوب بین وسایل نقلیه توسط کنترل کننده ارتقا بخشند. در این خصوص یکی از مسائلی که درکنترل خودکار سیستمهای کاروانی حائز اهمیت است، پایداری رشته ای می باشد. در این مقاله یک سیستم کنترل ترافیک متمرکز برای کاروانی از وسایل نقلیه مشابه در نظر گرفته شده و شرایط لازم برای وجود پایداری مقاوم رشته ای در قالب نامساوی های ماتریسی خطی استخراج گشته است و این شرایط در یک سناریوی حرکتی برای کاروانی از وسایل نقلیه، شبیه سازی شده و عملکرد موفق سیستم کنترل پیشنهادی، نشان داده شده است.
    کلید واژگان: سیستم کنترل خودکار ترافیک, پایداری مقاوم, پایداری رشته ای, کاروانسازی}
    Dr Bijan Moaveni, Mehran Movahedi
    Advanced traffic control strategies are designed to improve the safety issue، as well as these strategies consider the dynamic of vehicles in traffic system. One important issue in the field of automatic traffic control in platoons is the string stability. In this paper، a robust centralized traffic control system، for a platoon of the same vehicles based on the linear matrix inequalities (LMIs)، is designed. This control system satisfies the robust stability and robust string stability conditions. Simulation results are presented to show the effectiveness of the control design methodology.
    Keywords: Automatic traffic control system, robust stability, string stability, platooning}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال