卡车队列具有提高道路通行能力、降低燃油油耗、解决驾驶员不足问题的
潜力，近年来，汽车自动化技术和协同化技术取得了重大突破，为卡车队列商
业化落地提供了可能。
现有研究大多针对同质车队，缺乏对异质卡车队列的研究，同质车队是指
动力学特性完全相同的车队，异质则体现在三个方面：“同一车型质量不同”、
“不同车型动力源不同”、“通信延时的随机性导致的延迟不同”。现实物流任务
中，所有的卡车都是异质的，因此，本文针对异质卡车队列控制问题，以高速
公路上相同车型不同载荷质量的卡车队列以及动力源异质卡车队列（队列中既
有燃油卡车又有电动卡车）为研究对象，以消除异质队列中的不一致性，保证
异质队列的弦稳定性为出发点，基于模型预测控制理论（MPC）设计了一种适
用于异质卡车队列跟驰的控制器，探讨了异质卡车队列的最优组队策略问题。
本文的研究按照以下步骤展开：
首先，建立了队列控制所需的单车纵向动力学模型，考虑质量和坡度因素
改进了固定时距模型，分析并选用了四种队列通信拓扑结构，基于分层控制思
想，设计了下位控制器，下位控制器与Trucksim的联合仿真结果表明，跟随性
良好，为下文上位控制器的设计打下了基础。
其次，在传统自适应巡航（ACC）功能上改进，设计了队列领航车的预测
巡航控制器，领航车在安全距离之外基于MPC算法进行主动速度规划，以燃油
经济性和时效性为优化目标，提高卡车队列应对坡道场景的燃油经济性，在安
全距离之内，保持设定的安全时距行驶。
然后，设计了队列成员车控制算法。基于分布式模型预测控制（DMPC）
设计了适用于四种通信拓扑结构的跟驰控制器，以预测时域内自车预测状态和
邻居车辆假设状态的误差最小为优化目标，以终端位置和终端速度为稳定性约
束，使用Trucksim和Simulink对控制算法进行了高速相关场景的仿真验证。验证
结论如下：在匀速、加速、减速、紧急制动场景下，本文设计的控制器均符合
团标要求；坡道场景的仿真结果表明，本文设计的带有领航车速度规划功能的
队列相比于领航车定速巡航队列节能7%以上。针对质量差别较大的异质队列，
本文提出一种质量相关的动态限制发动机扭矩方法，仿真结果表明，本文方法
可以有效地保证异质卡车队列的一致性和稳定性...
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