Abstract
This paper presents a generalized description of linear transport processes that allows for a derivation of common dynamic properties and a control layout for a wide set of applications. Based on the introduction of the system description of platoons and a proposition of suitable performance criteria a control layout is formulated which reduces the synchronization of a common motion of sub-systems to a stabilization problem of the platoon and optimizes the corresponding performance measures. Furthermore, the influence of communication topology and switching information access among platoon members is investigated. The proposed approach is applied to a vehicle platoon with one leading and three following vehicles and is analyzed through both simulations and physical experiments with model scale vehicles. The results show that the approach is also applicable to physical plants that can only be approximated by a linear platoon model.
Zusammenfassung
In diesem Beitrag wird eine verallgemeinerte Beschreibung von Transportprozessen vorgestellt, die eine Ableitung gemeinsamer Systemeigenschaften sowie die Auslegung von Regelungen für eine Vielzahl von Prozessen ermöglicht. Auf Basis der eingeführten Systembeschreibung von Kolonnen und der Formulierung geeigneter Gütekriterien wird ein Reglerentwurf vorgeschlagen, der die Synchronisierung einer gemeinsamen Bewegung aller Teilsysteme auf die Stabilixsierung der Kolonne zurückführt und eine optimale Lösung in Bezug auf die formulierten Güteanforderungen darstellt. Des Weiteren wird der Einfluss der Kommunikationstopologie und der schaltenden Änderung von Informationsverfügbarkeit innerhalb der Kolonne untersucht. Der vorgeschlagene Entwurf wird auf das Beispiel einer Fahrzeugkolonne mit einem Führungsfahrzeug und drei Folgefahrzeugen angewendet und durch Simulationen sowie durch Experimente an Modellfahrzeugen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Verfahren auch auf physikalische Strecken, deren Dynamik lediglich durch lineare Modelle approximiert werden kann, anwenden lässt.
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