离散车组偏差系统：结构不确定下的分散鲁棒控制设计与仿真

本篇论文主要关注的是离散车组偏差系统的一种复杂控制问题，特别是在高速公路自动化的背景下，这种系统对于提高行车安全性及效率至关重要。研究的核心在于设计一种分散鲁棒控制器，以应对系统中存在的结构不确定性、数据传输时延以及数据包丢失等问题。 首先，作者假设车组由N辆车组成，并沿同一方向行驶。车组偏差系统由车辆的速度、位置以及相互间的动态关系构成，这些动态关系可以通过一组线性连续方程（如公式(1)所示）来描述。车组偏差被定义为相邻车辆之间的实际间距和期望间距的差异，以及速度上的偏差。研究者应用包含原理，将整个系统分解成若干个相互关联但又独立的子系统，这样有助于处理复杂的系统结构。 为了克服数据传输过程中的延迟和丢包影响，论文采取了离散化的方法，将连续模型转换为离散形式，同时考虑到子系统的结构不确定性。这个阶段的关键是将模型简化为一个具有结构不确定性的离散车组偏差系统模型，这为后续控制器设计提供了基础。 接着，论文采用求解线性矩阵不等式（LMIs）的技术来设计控制器。LMIs是一种数值方法，通过解决特定的不等式形式，可以找到满足系统性能要求的最优控制器参数。这种方法在保证系统稳定性的同时，还能确保系统在面对外部干扰时具有一定的鲁棒性，即能够抵抗一定程度的不确定性影响。 论文的重点部分是设计一个在存在外界干扰下，针对离散车组偏差系统[H∞]次优状态反馈的分散鲁棒控制器。这种控制器旨在最小化系统响应的峰值值，提供一种综合的解决方案，确保在各种不确定性和通信挑战下，车组偏差系统仍能保持稳定和高效运行。 最后，作者通过针对N=4的四辆车组成的车组进行数值仿真，验证了所设计控制器的有效性。仿真结果展示了即使在考虑多种现实世界因素（如数据延迟、丢包和干扰）的情况下，分散鲁棒控制策略如何优化车组性能并确保其安全行驶。 这篇论文通过理论建模和控制器设计，解决了离散车组偏差系统中的关键控制问题，为实际高速公路自动化系统的实现提供了理论支持和技术路线。