第1期(总第823期)科学咨询科技前沿
基于势函数的多车自动驾驶交互
黄兢诚
（香港中文大学，香港999077）
摘要：多车辆的分布式控制是近年来的一个热门话题。与传统的单体系统相比，多车系统需要更复杂的控
制逻辑和算法来完成给定的任务。本文对多车辆系统建立势函数模型，通过周围车辆工况建立障碍物虚拟力场
和目标点的引力力场，确保连通性和避障的前提下，进行路径规划并到达指定位置。利用matlab软件搭建仿真平
台，并对模型进行了验证。优化后的结果表明，该模型有效地实现了多车辆的控制。
关键词：势函数；编队控制；多车辆系统
一、简述T
其中，qi[xiyiφi]是第i个个体的状态向
多车辆协同控制的研究始于20世纪70年代。主要
T
研究内容是如何组织多车辆系统完成给定的任务。近rxyφ
量；i[ii]是第i个个体的坐标向量；是第i
i
年来，世界上许多研究机构都在这一方向上取得了一定个个体的朝向。控制目标是使得第i个个体的坐标收敛
的成果。研究重点主要在以下四个问题：共识、群集、T
到目标坐标r[xy]，同时线速度和角速度收敛
群集控制和编队控制。ddd
本文主要研究基于势函数的多车辆编队控制方到0。
法。目标是使多车辆系统达到：一是到达指定位置；二（三）连通性
是避免车与车、车与障之间的碰撞。基于车辆的物理部分多车辆系统包含一个主机，多个从机。各从机
模型，构建合适的系统势函数，以使得系统最后能够收通过传感器感知到环境信息后，传递给主机，在主机内
进行决策判断，最终下达控制指令给到各从机。也有一
敛。使用Lyapunov理论验证了系统的稳定性，最后使
用matlab进行了软件仿真。些系统是多主机系统，各自个体接收到周围个体信息
后，自我决策。
二、势函数
实际系统中，常需要每一个个体之间都存在信息
（一）势函数介绍
传递。受限于通信方式，存在约束是所有个体需要在一
势函数是在20世纪90年代提出的一种虚拟力场的
方法，旨在构造一个人工势场，对场内的车辆或智能体定的区域内行动，保持连接。这就是群集，确保系统的
进行控制。在场内，目标位置对车辆产生虚拟引力，引连通性。
力方向从车辆指向目标位置，引力大小与车辆和目标之
间的距离成正相关；障碍物或其他车辆