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关键词： 平均场博弈   变流器   配电网   频率控制   合作博弈  

摘要： 随着可再生能源渗透率的提高，大规模电力电子变流器接入电网，逐步取代传统发电设备，对电力系统安全经济运行带来多重挑战。一方面，变流器的电源主体为间歇性的风机和光伏发电，在保证电网有功/无功功率平衡的前提下，如何利用变流器的灵活调节能力为电网提供主动频率、电压支撑是一个具有挑战性的问题。另一方面，在包含大规模甚至极大规模变流器的复杂系统中，如何实现变流器群体的有效控制及控制策略优化是一个极具挑战性的难题。本学位论文针对大规模变流器接入配电网后的频率控制、电压控制及变流器有效利用率问题展开研究，提出大规模网络化变流器系统的近似最优控制策略。论文的主要工作和研究成果如下。　　（1）提出了基于平均场博弈的大规模网络化变流器系统近似最优有功功率控制策略。首先，构建了计及频率安全约束的大规模变流器系统的平均场博弈模型，提出了表征变流器供电收益、调频收益及运行损耗等多元目标的博弈函数;构建了描述变流器群体交互行为与特性的平均场，变流器个体接收调控中心广播的平均场信息以制定控制策略，调控中心根据变流器群体的控制交互更新平均场信息;在大规模变流器系统平均场博弈模型中，变流器个体之间不进行直接的信息传递，显著降低了通信负担。然后，提出了基于Mann迭代的大规模变流器系统平均场博弈模型的迭代算法，求取各变流器的近似最优有功功率控制策略;基于不动点定理和收缩映射定理推导了平均场博弈模型纳什均衡解的存在性和唯一性条件。最后，利用改进的IEEE33节点配电网算例进行仿真验证，结果表明所提出的大规模变流器系统平均场博弈控制策略能够有效协调构网/跟网型变流器，实现变流器有功功率优化分配及扰动后协同频率支撑。　　（2）提出了基于图极限平均场博弈的大规模网络化变流器系统近似最优电压控制策略。首先，基于改进的模块度函数对配电网进行分区，同一分区内变流器个体之间相互通信，构建计及物理拓扑和通信结构的大规模网络化变流器系统图极限平均场博弈模型;利用改进的电气距离和信息传输效率表征变流器个体之间的相互作用程度，形成图极限矩阵与平均场函数;根据平均场信息构建变流器的无功-电压控制和有功-电压控制的博弈函数，提出“先无功，后有功”的变流器协同电压控制策略。然后，利用改进的粒子群算法对图极限平均场博弈模型进行求解，将基于纳什均衡原理构建的纳什适应度函数作为改进粒子群算法的适应度函数，求取满足电压安全约束的大规模变流器系统近似最优有功/无功功率控制策略。最后，利用改进的IEEE118节点配电网算例进行仿真验证，将图极限平均场博弈控制结果与集中控制结果进行对比分析，结果证明图极限平均场博弈控制能够通过较小的无功功率补偿量和有功功率调节量，实现对变流器并网点电压的合理准确控制。　　（3）提出了基于平均场博弈与合作博弈的大规模网络化变流器系统利用率优化策略。首先，构建了源-网-荷-储多元配电网主体的合作-平均场博弈模型，分为自下而上的两层模型;下层模型为基于平均场博弈的光伏变流器与电力用户交易机制的优化模型，旨在保护用户经济利益的约束下获取光伏变流器的最优交易电价和交易电量;上层模型以下层模型的解作为条件，充分利用光伏变流器容量裕度，基于合作博弈研究光伏变流器与共享储能变流器协同参与配电网调峰辅助服务市场的机制。然后，提出了源-网-荷-储多元主体的合作-平均场博弈模型高效求解方法，在优化求解下层“源-荷”平均场博弈模型基础上，为减弱上层合作博弈模型的求解复杂度，利用均值不等式理论将模型拆分为“源-网-储”合作联盟效益最大化子问题及电能交易价格谈判子问题;采用交替方向乘子法分别对上层模型的两个子问题进行求解，得到“源-网-储”各主体的最优交易电价和交易电量。最后，利用改进的IEEE33节点配电网算例进行仿真验证，结果表明所提出的合作-平均场博弈模型能够提高源-网-荷-储各主体的收益，改善配电网净负荷曲线，显著提升光伏变流器的有效利用率。

关键词： 最优控制   先验误差估计   P02-P1混合有限元   分裂正定   两网格   质量集中  

摘要： 最优控制问题在科学和工程领域中发挥着重要作用.它在物理、社会和经济的运作中有着不同的应用背景.因此,解决这类问题的有效数值算法尤为重要.近年来,很多作者对最优控制问题进行了广泛深入的研究.本文分别应用两网格P02-P1混合有限元方法、两网格有限元方法、分裂正定混合有限元方法和质量集中有限元方法研究几类偏微分方程最优控制问题的误差估计. 文章主要分为四部分.第一部分,我们针对半线性椭圆最优控制问题,给出两网格P02-P1混合有限元逼近格式,其中状态变量和对偶状态变量由P02-P1混合有限元逼近,控制变量由分片常数逼近.首先,我们利用稳定性分析和对偶论证方法验证了所有变量的先验误差估计;其次,利用目标泛函的凸性得到了控制变量的超逼近结果;再次,在两网格格式中,我们把粗网格空间上得到数值解代入到细网格空间上,利用数值解和泰勒展式将耦合的半线性椭圆最优控制问题转化为解耦的线性问题.当满足h=H2时,两网格方法能有效地缩短计算时间,并且与P02-P1混合有限元法有相同的收敛精度.最后,通过数值例子证明理论结果的正确性. 第二部分,我们针对抛物积分微分最优控制问题,给出两网格全离散有限元逼近格式,其中状态变量和对偶状态变量由分片线性函数逼近,控制变量由分片常数逼近.首先,我们证明了状态变量和对偶状态变量的L∞(L2)范数下的先验误差估计及控制变量的L2(L2)范数下的误差估计;其次,利用修复算子给出了所有变量的全局超收敛性分析;再次,提出了两网格有限元方法并给出了相应的收敛性分析,在两网格算法中,我们将耦合的抛物积分微分最优控制问题转化为解耦问题,并且当粗细网格尺寸满足h=H2时,两网格算法就可以实现渐进最优逼近;最后,给出算例验证理论的正确性. 第三部分,我们研究伪抛物积分微分最优控制问题,给出了半离散分裂正定混合有限元逼近格式,其中状态变量和对偶状态变量通过最低阶的Raviart-Thomas混合有限元逼近,控制变量通过分片常值函数逼近.首先,我们利用变分原理和最优化理论给出分裂正定混合有限元逼近格式和相应的最优性条件;其次,我们利用稳定性分析得到所有变量的先验误差估计;最后,利用修复算子给出控制变量的超收敛性分析. 第四部分,我们分析伪双曲积分微分最优控制问题,给出了半离散质量集中有限元逼近格式,其中状态变量和对偶状态变量由分片线性函数逼近,控制变量由分片常数逼近.首先,我们利用变分原理和最优化理论给出标准有限元逼近格式和相应最优性条件;其次,构造了一个具有质量集中有限元逼近的半离散格式;最后,我们得到控制变量L2(L2)范数下的先验误差估计,同时得到状态变量和对偶状态变量L∞(L2)范数下的先验误差估计.

关键词： 永磁同步电机   矢量控制   波波夫稳定性理论   模型参考自适应  

摘要： 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有调速范围宽、动态性能好、结构简单以及运行可靠等出色的动态性能,在军事、工业、航天以及日常生活领域中成了不可或缺的一部分。在传统控制方案中,需要借助传感器实时地监测、获取电机的转子位置和转速信息。传感器的使用会增加PMSM的体积和成本,同时传感器易受到周围工作环境的影响,导致PMSM控制系统的性能和精度下降。为了降低永磁同步电机调速调速系统的体积和成本,无传感器控制技术成为当今研究的热点之一。本文针对永磁同步电机无位置控制,采用基于模型参考自适应的控制算法展开研究。 首先,传统基于模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)的永磁同步电机无位置控制系统在负载变化和运行改变时存在观测精度低的问题,提出一种改进型MRAS观测器。考虑到参数变化的影响,引入电阻自适应律,将辨识的结果送入到观测器中,从而进一步提升观测器的性能。这一改进使得观测器能够更好地适应外部干扰和工况变化,提高对电机转子位置观测的准确度和稳定性。同时,针对传统PI速度控制器无法满足高精度控制要求的问题,提出新型滑模趋近率并设计相应的滑模速度控制器来取代传统的PI速度控制器,提高系统的响应速度和稳定性。通过对所提的新型滑模速度控制器和改进型MRAS观测器进行仿真验证,验证所提方法的有效性和可靠性。 其次,传统的永磁同步电机控制系统在转速变化和突加负载时动态性能较差,针对这一问题,提出基于波波夫稳定性理论的模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control,MRAC)策略。将MRAC中的参考模型设计为二阶模型,以更好地匹配实际系统动态特性,并简化控制器设计。采用波波夫稳定性理论设计模型参考自适应转速控制器中的自适应率,将系统实际输出与期望输出之间的误差作为输入,动态调整MRAC控制器的参数。通过与传统控制方法进行仿真对比,验证所提控制策略的优越性和适用性。 最后,对永磁同步电机调速系统进行了半实物实验平台的搭建,针对所提的二阶MRAC转速控制算法进行实验验证,以检验本文所提控制方法的有效性和可行性。

关键词： Silicon carbide   Costs   Doubly fed induction generators   Generators   Windings   Rotors   Stator windings   Wind energy conversion   SiC devices   Si devices   wind energy converters   efficiency comparison   doubly-fed induction generator (DFIG)   wind energy conversion system (WECS)  

摘要： The green goals imposed by many countries and the increasing application of renewable energy systems are bringing power electronics to the center of attention. Of particular interest are the wide band-gap devices, as they offer important benefits when considering the efficiency increase and volume reduction. Consequently, they can be viably adopted in renewable energy sources. In this paper, a 2 MW Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based Wind Energy Conversion System (WECS) with a bidirectional partial-scale frequency converter composed of two back-to-back converters is considered. The main contribution of the paper is a result of comprehensive comparisons conducted for the two systems: DFIG WECS based on a Si-IGBT converter and DFIG WECS based on a SiC-MOSFET converter in terms of efficiency, volume, and cost. The performed comparison is also a fair comparison, being the selected modules are of the same power ratings. In this way, the previously unspecified but valuable decision-making process regarding the selection of power electronic modules suitable for DFIGs is facilitated. The thermal analysis has been implemented in PLECS, together with the converter control. The realistic libraries obtained from the manufacturers have been included for different power modules. The findings highlight the advantages of employing the Silicon Carbide-based converter in terms of minimizing the size and cost of passive components. They also offer insights on what is needed in order to make the Silicon Carbide solution the absolute best candidate.

关键词： 永磁同步电机   低载频比   模糊PI   滑模观测器   复矢量解耦  

摘要： 三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)广泛应用于许多领域,包括工业驱动、电动车辆、家电、风力发电和机器人等。其高效率、高功率密度和高速控制响应使得PMSM成为许多应用中的首选电机类型。PMSM的无速度传感器电机控制系统因为它成本低廉、可靠性高、系统小型化等特点,成为了人们的一个研究的热点。当PMSM高速运行时,受传统IGBT的开关频率的限制,开关频率与电机频率之比(载频比)不会太高,在某些情况下载频比甚至会低于10,这会使得数字处理器的采样和PWM更新延迟过大,从而导致逆变器输出电压严重滞后,转子位置估计不准确,电流环振荡,最终导致电机失控。 为了紧跟当今对高性能永磁同步电机无感控制系统设计和应用的要求,本文对低载频比条件下的PMSM无速度传感器控制系统进行了深入的分析和研究。以表贴式三相PMSM为控制对象,目的是提高低载频比下电机控制系统的稳定性。 本文分析了目前PMSM无感控制的发展趋势,提出了基于模糊PI控制的PMSM无速度传感器控制系统,针对目前PMSM无感控制存在的一些问题,本文主要取得了以下几个方面的进展: 首先,本文针对传统转速环PI控制器进行了优化,采用了基于模糊PI的转速控制器,将模糊集合理论与PI策略相结合,搭建模糊PI转速控制器,通过模糊控制器实时调整PI参数,提升了电机控制系统的动态性能。 其次,针对电流环前馈解耦不完全带来的电流环振荡的问题,采用复矢量解耦的电流控制器,通过添加一个含转速变量的零点来设计电流调节器,实现了调节器的零点与被控对象PMSM的极点相互抵消,解决因d-q轴交叉耦合造成的控制性能下降的问题。 最后,针对数字控制系统出现的延时问题,采用角度补偿和双采样双更新的控制方法。通过对估计转子角度进行补偿和提高电流采样和PWM更新频率,解决了因数字延时导致的电流环振荡的问题。 本文为了证明控制系统的性能,使用Matlab/Simulink仿真软件搭建了基于模糊PI的PMSM无感控制系统仿真模型,设计了PMSM无传感器驱动器的实验对比方案,通过仿真验证了基于模糊PI控制的无感PMSM控制策略的可行性。为低载频比下PMSM无速度传感器矢量控制策略的进一步研究以及实际应用打下了理论和技术基础。然后,以STM32芯片为主控制器,搭建了PMSM的实验平台,并取得了良好的控制效果。本文结尾对工作进行了整体总结,分析了研究过程中存在的问题和不足,并展望了本文相关研究的进一步发展趋势和研究方向。

关键词： 无刷直流电机   矢量控制   滑模观测器   STM32   无位置传感器  

摘要： 在现代工业自动化和电机控制系统中,无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDC)因其高效率、高动态响应和长寿命而备受青睐。然而,传统的无刷直流电机电机控制策略依赖于位置传感器来获取转子位置信息,这不仅增加了系统的成本和复杂性,而且限制了其在一些极端或紧凑空间场合的应用。因此,开发一种可靠的无传感器控制技术对于拓展无刷直流电机的应用范围至关重要。本研究针对无刷直流电机基于滑模观测器的无感控制策略进行研究,主要做了以下工作: 首先,分析并建立了无刷直流电机(BLDC)的控制机制及其数学模型,主要阐述了无刷直流电机的结构组成、工作原理以及在不同坐标系下的数学描述。通过详细解析其内部结构和工作机制,并通过数学模型的构建,为后续的无传感器控制系统设计奠定了理论基础。并以此设计了电机控制器的实验样机,控制器硬件电路主要由STM32F407VET6单片机核心控制电路、三相半桥逆变驱动电路、电流电压检测电路、速度检测电路、电磁隔离RS485通信电路以及系统供电电源等电路组成,文中详细阐述了各单元硬件电路的工作原理、主要元件选型以及电路参数计算等设计过程,为算法的理论研究提供了测试基础平台。 其次,深入研究了无刷直流电机的矢量控制方法,提出改进的滑模观测器速度预测设计方案;采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术和PI(Proportional Integral)控制器,优化电流环和速度环的控制效果;采用改进的滑模观测器,估计电机的转速和位置。经实验测试,该观测器通过调整变趋近律滑模反电动势观测器与锁相环相结合的策略,有效提高了估算的精度和系统的稳定性;与以往经典滑模观测器的方法对比,通过MATLAB/Simulink进行仿真验证,并构建实验样机测试平台。 最后,经仿真与硬件实验平台测试,并对实验现象及实验数据进行详细分析,结果表明,改进的滑模观测器能准确估计电机的转速和位置,且在动态性能和抗干扰能力方面表现优异,验证了本研究提出的方案的可行性,实验过程也表明以此方案设计的无刷直流电机控制器良好的控制精度与可靠性。

关键词： 核电土建施工   危险源辨识   复杂元网络   风险传播动力学   最优控制策略  

摘要： 面对核电项目建设过程复杂性、技术新颖性,交叉管理的复杂性,经典的理论方法难以有效的解决安全问题。本文应用复杂网络理论方法构建核电土建施工网络安全风险评估模型。文章结合核电土建施工的特殊性,系统地分析了核电土建施工网络的危险源、复杂网络特征、元网络模型及其风险传播动力学特征,并提出了基于元网络理论的最优控制策略。研究揭示了核电土建施工网络结构特征参数及其级联失效与风险传播机制,这对于解决核电土建安全工程具有重要的现实意义。主要研究内容如下: 1)核电土建施工网络危险源识别研究。结合核电项目建设过程复杂性及核电土建施工网络安全特性,从事故产生根源的角度辨识危险源,科学筛选核电土建危险源(诸如物体打击、高处坠落、机械伤害、坍塌、触电、车辆运输、灾害爆炸等)指标体系,危险等级划分及风险评估。 2)核电土建施工网络危险源网络结构特征参数分析。根据核电建筑施工网络安全特性,结合重要危险源的一级指标体系及二级指标体系及其关联关系,应用复杂网络理论构建核电土建施工网络危险源关联网络模型,分析网络统计参数;应用皮尔逊相关系数,得到危险源关联网络重要性特征及关键风险因素,并通过分析相关危险源网络的节点度分布、网络直径和拓扑结构等系统参数,以检验关键风险危险源。 3)核电土建施工元网络模型构建。结合核电土建施工安全特性,应用元网络理论得出其微观要素组成,探讨核电土建施工网络的人员(Agen,A)、行为(Behavior,B)、危险源(Source,S)、组织(Organization,O)等类别单元因素划分,确定单元两两对接关联矩阵,构建AA(1-模网)、BB(1-模网)、SS(1-模网)、OO(1-模网)和AB(2-模网)、AS(2-模网)、AO(2-模网)、BS(2-模网)、BO(2-模网)、SO(2-模网)、ABS(3-模网)、AOS(3-模网)、BOS(3-模网)、ABOS(4-模网)等复杂网络模型。分析其复杂元网络模型特征参数并评估重要性。结合节点的度中心性、介数中心性、接近中心性和特征向量中心性四个属性探讨元网络重要性评估,找到各单元的重要影响节点及耦合单元的重要影响因素,为核电土建施工网络重要性评估及关键安全节点控制提供关键性决策依据。 4)核电土建施工元网络风险动力学分析。结合核电土建施工元网络重要性模型,借鉴传染病动力学研究核电土建施工风险传播过程。将核电土建施工系统状态分为正常状态(S)、潜伏状态(E)、感染状态(I)、隔离状态(Q)、恢复状态(R)等5个种群,构建核电土建施工元网络风险传播动力学SEIQR模型,进行风险动力学数值模拟分析,探讨风险传播的重要影响因素;以LNXDB-AP1000工程施工为例,对核电土建施工网络某一节点引发事故节点状态转换过程、元网络风险控制关键节点分析,以及风险防控依据开展研究。 5)核电土建施工元网络风险最优控制策略分析。结合核电建筑施工元网络风险动力学SEIQR模型,选择控制风险策略,实施危险源辨识培训、解除应急危险源、故障风险处理等策略措施,构建风险感染与控制策略成本的目标方程;结合风险传播动力学方程,构建风险控制的哈密顿函数,应用群集智能优化算法,优化核电土建施工元网络风险控制策略,提高网络抗毁性与安全稳定特性。结合施工案例分析,优化了核电土建施工最优控制策略,完善了施工方案设计,提升了核电土建施工安全管理水平。

关键词： 编队控制   多群体系统   防碰撞控制   最优控制   领导-跟随法  

摘要： 无人系统编队控制在协同作战、灾害救援、环境监测等应用中,发挥着关键作用。随着系统规模扩大,系统编队控制问题的研究愈加复杂。为降低系统复杂度,考虑将系统分解为多个不同的子群体进行编队控制。本文主要针对单群体(多智能体系统)、双群体和多群体无人系统的编队控制方法进行了研究,并且考虑了编队过程中存在的其他问题,具体内容如下: (1)研究了单群体无人系统前馈反馈最优编队控制方法。首先,基于图论知识描述了系统在领导-跟随法编队控制方式下的通信拓扑结构,通过牛顿定律建立智能体运动学方程,使用位置误差建立状态空间模型。其次,人为引入时滞,通过构建Lyapunov-Krasovskii泛函对时滞系统进行了稳定性分析,得出系统能够容忍的最大时滞,结合最优编队控制理论,设计了一个含有前馈控制分量的时滞反馈最优编队控制器。最后,讨论了不同时滞对单群体无人系统性能的影响;通过两个仿真示例,验证了控制器的编队效果。 (2)研究了双群体无人系统最优编队防碰撞控制方法。首先,在图论知识基础上,将编队与防碰撞部分分开考虑,建立了双群体无人系统的通信拓扑结构。通过牛顿定律建立智能体运动学方程,使用编队误差建立了状态空间模型。其次,考虑到两个群体可能会发生轨迹冲突问题,定义了群体碰撞风险区域,并将碰撞问题分为群体间和群体内两部分,分别设计了基于碰撞风险触发的防碰撞控制器。最后,结合最优控制理论设计了一个最优编队防碰撞控制器。仿真结果表明:该控制器能够使系统在编队过程中实现无碰撞编队任务。 (3)研究了多群体无人系统最优编队防碰撞控制方法。首先,介绍了多群体无人系统的通信拓扑结构,基于牛顿定律和编队误差建立了状态空间模型,采用领导-跟随法编队控制方式分群分层进行控制。其次,由于群体内智能体数量较多,需考虑群体内的防碰撞问题,为智能体定义了碰撞风险区域。最后,改进了一种防碰撞控制算法,结合最优控制理论,设计了一个改进的最优编队防碰撞控制器。仿真结果表明:该控制器可以实现系统的无碰撞编队任务。

关键词： 高速匝道合流区   智能网联汽车   多车道合流   博弈论   最优控制  

摘要： 高速匝道合流区是交通路网中典型的瓶颈路段,车辆之间不合理的合流决策交互可能导致频繁的加减速行为和走停现象,从而引发安全、效率和油耗问题。智能网联汽车(Connected and Automated Vehicle,CAV)的协同决策控制为缓解匝道合流区的交通冲突提供有效手段。本文依托国家重点研发计划项目“自动驾驶仿真及数字孪生测试评价工具链”(2021YFB2501200),提出基于合作博弈的全CAV合流策略和基于非合作博弈的混合交通合流策略,利用深度学习模型预测车辆的换道时长,在安全条件下建立了车辆的换道轨迹规划模型,基于SUMO和Simulink/Carsim联合仿真平台验证不同网联渗透率下CAV的纵向合流决策效果和横向轨迹跟踪效果。本文具体研究工作如下: (1)针对多车道场景中全CAV的合流决策问题,提出基于合作博弈的多车道集中式合流决策控制策略。以路侧交通管理为视角,实现合流区全域成本最小化为目标,构建多人合作博弈的合流区全局优化控制问题。设计车辆合流过程的安全、效率、舒适性和油耗成本函数,通过集中式控制分配车辆的终端状态。分解多人合作博弈为两人博弈,求解合作博弈确定车辆最优合流序列,利用庞特里亚金极大值和哈密顿原理求解车辆运动解析解。 (2)针对合流场景中CAV交互对象的异质性问题,提出非合作博弈混合交通合流决策控制策略。分析CAV与人类驾驶车辆的合流动作选择,根据博弈对象是否存在前车,CAV的终端状态或根据智能驾驶员模型进行预测,或利用自由终端最优控制进行求解。针对多车道场景中非合作博弈策略存在多个纳什均衡解的问题,构建演化博弈稳定性策略分析模型,分析影响双方合流策略倾向的因素,以确定最终的博弈决策稳定解,利用最优控制方法逐步求解CAV运动解析解。 (3)针对现有研究中车辆换道模型的时间固化问题,提出换道时长预测和换道起点分析方法。基于多车道匝道数据集Exi D构建带有注意力机制和门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)的深度学习模型CNN-GRU-Attention,以预测CAV的换道时长。结合车辆换道安全间距模型和预测模型,求解多车交互时换道车辆的最佳横向换道起点。构建包含横向舒适性和油耗的多目标优化函数,利用庞特里亚金极大值原理,推导合流区内多车的横向换道轨迹。 (4)针对CAV的纵向合流决策和横向轨迹跟踪问题,搭建SUMO/Car Sim/Simulink联合仿真平台。基于SUMO仿真平台验证宏观交通流中纵向合流决策效果,对比分析不同CAV渗透率下的车道效率和燃油消耗结果;基于Car Sim/Simulink联合仿真平台和模型预测控制算法搭建三自由度动力学轨迹跟踪控制模型,验证换道车辆的轨迹跟踪误差和前轮转角控制。 实验结果表明:1)本文所提出的多车道合流决策控制模型相对于其他合流模型和真实数据集最高能取得25.79%的车速提升优势和23.6%的燃油节约优势;同时针对混合交通场景下的车辆合流,CAV能安全自主进行纵向决策,并在多个纳什均衡解中进一步得到演化分析稳定解。2)本文所构建的横向换道时长预测模型具有较高的预测精度,均方根误差和平均绝对误差分别为0.086s和0.82s;多车协同换道模型能够有效得到最佳换道起点,安全规划换道轨迹,提高换道舒适性和经济性。3)多平台联合仿真证明,本文的纵向合流决策控制模型能在SUMO中显著提高合流区车辆的通行效率,且随着CAV渗透率的提高,车道平均速度的提升和燃油消耗的节约也愈加明显。此外,SUMO中输出的换道车辆在通过预测模型和规划模型后,能够在Simulink/Carsim的仿真中保持较低的轨迹跟踪误差。