Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.2
no.2
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pp.92-97
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2000
The Lyapunov stability theorem is used to derive a control law that can be used to control the spacing between vehicles in a platoon. A third order system is adopted to model the vehicle and power-train dynamics. In addition, the concept of
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.5
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pp.410-415
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2013
This paper proposes a bidirectional platoon control law using a coupled distance error based on the backstepping-like feedback linearization control method for an interconnected mobile agent system with a string structure. Unlike the previous results where the single agent was controlled using the only own information without other agents, the proposed control law cannot show the only distance error convergence of each agent, but also the string stability of the whole system. Also, the control performances are improved by the proposed control law in spite of low performance of bidirectional control strategy in the previous results. The proposed bidirectional platoon control algorithm is based on the backstepping-like feedback linearization control method. The position errors between each agent and the preceding and the behind agents are coupled by weighted summation. By the proposed control law, the distance error of each agent can converge to zero while the string stability is guaranteed when the coupled errors can converge to zero. To this end, the back-stepping control method is employed. The pseudo velocity input is determined considering the kinematic relationship between agents and the string stability. Then, the actual dynamic control input is determined to make the actual velocity converge to the pseudo velocity input. The stability analysis and the simulation results of the proposed method are included in order to demonstrate the practical application of the proposed algorithm.
In this paper, a safe control strategy is considered in the situation when a platoon of vehicles need to decelerate rapidly. When the vehicles ate spaced closely, it is known that the reference information should be transmitted to the whole platoon to minimize the undesirable effects of small leader disturbances. However, the vehicle control should also depend on the preceding vehicle position to maintain the desired distance. Tracking the preceding vehicle position can lead to amplification of the control input along the following vehicles, therefore the vehicles in the rearward generally exert larger maximum control input than the vehicles in the front. The theoretical bounds for the $i^{th}$ vehicle control input are calculated using a linear vehicle and controller model. In the simple illustrative example, the designed controller maintains string stability, and the control inputs of the following vehicles stay within bounds.
The ubiquitous transportation system environments make it possible to collect each vehicle's position and velocity data and to perform more sophisticated traffic flow management at individual vehicle or platoon level through V2V and V2I communications. The VISSIM simulation experiments were performed to address the issues in developing the preventive congestion management algorithm proposed in the companion paper. Traffic flow stability measures were developed based on the platoon profile, which enables us to explicitly consider traffic flow stability in traffic flow management. Traffic flow management strategies according to the traffic flow states were proposed: Maintain the equilibrium speed for free flow state, maintain the traffic flow stability by platoon control for critical state, and surpress the shock wave propagation for congested state. And finally potential benefit of the proposed traffic flow management scheme was evaluated based on the simulation experiment results. It is considered that extensive field experiments should be performed to confirm the simulated results.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.5
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pp.137-144
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2000
In this paper, a longitudinal control of the lead vehicle for a platoon in IVHS Regulation Layer is proposed. The backstepping method has been used for the controller design. This method has an advantage in that its stability need not be proven since the controller is designed based on the Lyapunov Function. The control object is that the lead vehicle tracks a reference velocity and maintains a safe distance between the inter-platoons while the followers are keeping the speed of the lead vehicle of a platoon. The coordinate of system is transformed to a new coordinate system for its convenience to design controller. The new coordinate system is composed of error and new error variable. The error is the difference between the safe distance and the actual distance of inter-platoons. A new error variable is the difference between the velocity of vehicle and the estimated state of a system operated by the virtual input. The Lyapunov function is obtained based on the variables of new coordinate system. In the computer simulation, several cases have been studied such as when the lead vehicle is tracking the optimal speed. or a lead vehicle of the following platoon tracks the velocity of the previous platoon while maintaining a safe distance. Also a nonlinear engine time constant case has been investigated. All the simulation results show that the designed controller satisfies the control object sufficiently.
A robust adaptive technique for the longitudinal control of a platoon of automated vehicles is presented. A nonlinear model is used to represent the vehicle dynamics of each vehicle within the platoon. The external disturbance such as wind gust and a disturbance term due to engine transmission variations and so on are considered. The state observer is used to avoid direct measurement of the relative velocity or acceleration between the controlled and leading vehicles or the controlled vehicle's acceleration. It is shown that platoon stability can be recovered in operation even if a speed dependent spacing policy is adopted, which incorporates a constant time headway in addition to the constant distance. The simulation results demonstrate excellent tracking even in the presence of disturbances.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.50
no.1
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pp.31-37
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2001
A robust adaptive technique for the longitudinal control of a platoon of automated vehicles is presented. A nonlinear model is used to represent the dynamics of each vehicle within the platoon. The external disturbances such as wind gust and a disturbance term due to engine transmission variations and so on are considered. The state observer is used to avoid direct measurement of the relative velocity or acceleration between the controlled and leading vehicles or the controlled vehicles's acceleration. The proposed controller guarantees to recover platoon stability in operation even if a speed dependent spacing policy is adopted, which incorporates a constant time headway in addition to the constant distance. It is shown that the proposed observer is exponentially stable, and the at the robust adaptive controller is stable. The simulation results demonstrate excellent tracking even in the presence of disturbances.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.19
no.2
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pp.122-134
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2020
To improve traffic congestion, reduce fuel consumption, and improve the stability of truck operations, truck platooning, in which several trucks are organized in a single platoon, is being actively researched globally. Compared to the operation of a single truck, the operation of a truck platoon requires more caution before the actual operation because an accident of one vehicle in the platoon can lead to an accident with all the vehicles in the platoon. Therefore, this study examined the types of trucks and cargo suitable for truck platooning to prevent safety accidents. The review showed that a closed-van-type truck is appropriate for truck platooning to prevent falling objects during driving. In the case of cargo types, it is necessary to exclude liquids and dangerous goods defined in related laws from truck platooning.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.6
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pp.477-486
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2001
Many physical systems can be modeled by incorporating continuous and discrete event nature together. Such hybrid systems contain both continuous and discrete states that influence the dynamic be-havior of the systems. There has been an increasing interest in thers types of systems during the last dec-ade, mostly due to the growing usage of computers in the control of physical plants but also as a result of the hybrid nature of physical processes. The stability theory for hybrid systems is considered as extension of Lyapunov theory where the existence of an abstract energy function satisfying certain properties verifies stability, called multiple Lyapunov theory. In this paper, a hybrid stabilizing controller is proposed using the control Lyapunov function method and multiple Lyapunov theory, and the proposed method is applied to lon-gitudinal spacing control in a vehicle platoon for intelligent transportation systems(ITS).
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.12
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pp.969-976
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2003
A remote control strategy for vehicles in Intelligent Vehicle Highway System (IVHS) is considered. An optimal scheduling of a limited communication channel is proposed for lead vehicle control in a platoon. The optimal scheduling problem is to find the optimal communication sequence that minimizes the cost obtained inherently by an optimal control without the communication constraint. In this paper, the PID control law which guarantees the string stability is used for the lead vehicle control. The fact that the PID control law is equivalent to the approximately linear quadratic tracker allows to obtain the performance measure to find an optimal sequence. Simulations are conducted with five maneuvering platoons to evaluate the optimality of the obtained sequence.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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