Thesis:

Análisis de estabilidad en cuerda para pelotones de vehículos con canales de comunicación afectados por ruido aditivo

La propiedad de estabilidad en cuerda de los sistemas interconectados es fundamental en las aplicaciones de pelotones de vehículos. La presente tesis está enfocada en acortar la brecha en la literatura relacionada con la noción de estabilidad en cuerda cuando los fenómenos estocásticos son una parte inherente del problema. El pelotón bajo análisis está formado por vehículos modelados como sistemas lineales, con topología de seguimiento al predecesor, cuya comunicación se lleva a cabo a través de canales afectados por ruido blanco aditivo. Las dos principales contribuciones son: (a) caracterizar la evolución de la media y la varianza del error de seguimiento de cada vehículo, obteniendo así las condiciones necesarias y suficientes que garantizan la estabilidad en cuerda en dicho escenario estocástico y (b) proponer una definición técnica que permita la evaluación analítica de la propiedad de estabilidad en cuerda. Mediante simulaciones se ilustra el comportamiento del pelotón para los casos estable e inestable en cuerda. Dada la generalidad, tanto de la definición propuesta, como de la metodología de estudio, se espera que este trabajo sirva de guía para el análisis de estabilidad en cuerda en diferentes escenarios estocásticos como por ejemplo: pérdida aleatoria de datos, retardos de tiempo aleatorios, entre muchos otros problemas de comunicación.

The string stability property of interconnected systems is fundamental in vehicle platoon applications. This thesis focuses on bridging the gap in the literature regarding string stability when stochastic phenomena are an inherent part of the problem. The platoon under analysis consists of vehicles modeled as linear systems with a predecessor-following topology, communicating through channels affected by additive white noise. The two main contributions are: (a) characterizing the evolution of the mean and variance of the tracking error of each vehicle, thus obtaining the necessary and sufficient conditions that guarantee string stability in this stochastic scenario, and (b) proposing a technical definition that allows for the analytical evaluation of string stability. Simulations illustrate the platoon's behavior for both string stability and unstable cases. Given the generality of both the proposed definition and the study methodology, it is hoped that this work will serve as a guide for the analysis of rope stability in different stochastic scenarios such as: random data loss, random time delays, among many other communication problems.