Řízení pohybu kolony vozidel s využitím vnitřní symetrie

Bc. Radek PASTYŘÍK

Diplomová práce

Vehicle platoon control using internal symmetry

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem řízení a jednoduchým simulátorem kolony vozidel. Cílem práce je navrhnout centrální symetrické řízení kolony a nalézt generalizované tvary zpětnovazebních matic se splněnými podmínkami na obecnou a řetězovou stabilitu. V práci jsou představeny definice řetězové stability, informační topologie, možné přístupy k centrální a distribuované strategie řízení. Velký důraz je kladen na aplikaci teorie symetrických systémů. Využitím dané teorie jsou rozšířeny metody LQR a stavové zpětné vazby. V případě symetrického LQR jsou hledány obecné tvary váhových matic vedoucí na symetrickou stavovou zpětnou vazbu stabilizující uzavřenou smyčku. Symetrická váhová matice $Q = C^TC$ je definována v závislosti na volbě výstupní matice C. V případě řízení symetrickou stavovou zpětnou vazbou jsou pro nižší počet vozidel analyzovány zpětnovazební matice přiřazující danou Jordanovu formu matici dynamiky uzavřeného systémů. U některých Jordanových forem jsou nalezeny a představeny parametrizované zpětnovazební symetrické matice s volností ve vlastních číslech a počtu vozidel. Nakonec je uveden simulátor kolony využívající navržených a simulovaných symetrických řízení.

Abstract:

This master thesis deals with the design of a control system and a simple simulator of a vehicle platoon. The aim of the thesis is to design a central symmetric control of the platoon and to find generalized forms of feedback matrices with satisfied general and chain stability conditions. Definitions of string stability, information topologies, possible approaches to central and distributed control strategies are presented. Much emphasis is placed on the application of symmetric systems theory. Using the given theory, LQR and state feedback methods are extended. In the case of symmetric LQR, general forms of weight matrices leading to symmetric state feedback stabilizing closed loop are sought. The symmetric weight matrix $Q = C^TC$ is defined depending on the choice of the output matrix C. In the case of symmetric state feedback control, feedback matrices assigning a given Jordan form to the closed-loop system dynamics matrix are analyzed for a lower number of vehicles. For some Jordan forms, parameterized symmetric feedback matrices with freedom in eigenvalues and number of vehicles are found and presented. Finally, a platoon simulator using the proposed and simulated symmetric controls is presented.

Klíčová slova

centrálně orientované řízení, konečně krokové řízení, lineární kolona, matematický model, parametrizované symetrické zpětnovazební řízení, řetězová stabilita, simulátor kolony vozidel, symetrická kolona vozidel, symetrická stavová zpětná vazba, symetrické konečně krokové řízení, symetrické LQR

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 5. 2024

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta aplikovaných věd

Magisterský studijní program / obor:
Kybernetika a řídicí technika / Automatické řízení a robotika