Space Domain based Ecological Cooperative and Adaptive Cruise Control on Rolling Terrain

要約

協調的かつ適応的なクルーズ コントロール (CACC) は、車間距離を緊密に維持することで運転の燃費を向上させることに広く注目されています。
CACC の生態は、起伏のある地形に適応することでさらに強化される可能性があります。
しかし、現在の研究では、計画の最適性と計算効率の両方を保証することはできません。
第一に、現在の研究はほとんどが従来の時間領域に基づいて定式化されています。
これらの時間領域ベースの方法では、空間によって変化する道路の傾斜に対する計画の最適性を保証できません。
第 2 に、燃料消費モデルは非線形であり、効率的に解決するのが困難です。
したがって、この論文は、空間ドメインベースのエコロジカル-CACC (Eco-CACC) コントローラーを提案します。
これは、世界的な燃料消費量を最適化することを目的として、非線形最適制御問題として定式化されます。
さらに、リアルタイムの計算効率を確保するために、差分動的計画法に基づく解法が開発されています。
シミュレーション結果は、提案された Eco-CACC コントローラーが集合道路で 37.67%、主要幹線道路で約 17.30% の平均燃料節約を改善できることを示しました。
提案された方法のストリングの安定性は理論的に証明され、実験的に検証されています。

要約(オリジナル)

Cooperative and Adaptive Cruise Control (CACC) is widely focused to enhance driving fuel-efficiency by maintaining a close following gap. The ecology of CACC could be further enhanced by adapting to the rolling terrain. However, current studies cannot ensure both planning optimality and compu?tational efficiency. Firstly, current studies are mostly formulated on the conventional time domain. These time domain based methods cannot ensure planning optimality for space-varying road slopes. Secondly, fuel consumption models are non-linear and hard to solve efficiently. Hence, this paper pro?poses a space domain based Ecological-CACC (Eco-CACC) controller. It is formulated into a nonlinear optimal control problem with the objective of optimizing global fuel consumptions. Furthermore, a differential dynamic programming-based solving method is developed to ensure real-time computa?tional efficiency. Simulation results have shown that the proposed Eco-CACC controller can improve average fuel saving by 37.67% at collector road and about 17.30% at major arterial. String stability of the proposed method has been theoretically proven and experimentally validated.

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