[發明專利]勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益求取方法和裝置

有效

• 申請號: 201710385739.2
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107272405B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 秦曉輝;劉志峰;何俏君;蔡璐瓏;許松枝;石含飛
• 申請（專利權）人: 廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 譚果林

本發明屬于智能交通領域，提供了一種勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益求取方法和裝置，以較小的計算量求解布式控制器的增益。所述方法包括：確定所述勻質車輛隊列的車輛跟馳誤差收斂系數δ；求解使得不等式方程組成立的對稱正定矩陣P；根據公式計算勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益K。本發明的技術方案一方面使得車輛分布式控制器增益K的設計與勻質車輛隊列的通信拓撲具體結構實現了很好的解耦，設計方法具有較好的通用性；另一方面，求解和不等式方程組的計算量較小，非常適用于工程實踐。

技術領域

本發明屬于智能交通領域，尤其涉及一種勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益求取方法和裝置。

背景技術

近年來，隨著汽車保有量的不斷增加，交通擁堵、燃油短缺、空氣污染等問題日益加劇。國際研究表明，在高速路行駛過程中，如果讓車輛排成隊列行駛，則可以通過縮短跟馳間距來改變整體空氣動力學阻力，有望提高交通流量，減少燃油消耗。

普通駕駛員的跟馳行為通常偏保守，具體表現在跟馳間距較大，不能充分利用道路資源，對車輛隊列整體空氣動力學的改變也不大，并且，由于駕駛員的反應延遲，當多輛車連續跟馳形成車輛隊列時，頭車的輕微制動行為容易造成后車的制動強度不斷增大，對安全性造成威脅。自動駕駛是解決上述問題的有效途徑，但現有縱向自動跟馳系統，例如，自適應巡航系統，只是基于前車信息進行控制，無法兼顧整個車輛隊列的安全性，通常會造成隊列尾部車輛的控制強度過大，影響舒適性和安全性。

對于勻質車輛隊列的車輛跟馳系統，如何設計勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益是業界一個重要問題，這是因為，合適的車輛分布式控制器增益能夠使得勻質車輛隊列保持內穩定性，而穩定是一個系統得以持續運行的首要條件。雖然目前已有的車路協同系統有望解決上述問題，但在求取車輛的分布式控制器增益時往往要與勻質車輛隊列的通信拓撲相耦合，而且涉及的計算量較大，并不適用于工程實踐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益求取方法和裝置，以較小的計算量求解布式控制器的增益。

本發明第一方面提供一種勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益求取方法，所述方法包括：

確定所述勻質車輛隊列的車輛跟馳誤差收斂系數δ；

求解使得不等式方程組成立的對稱正定矩陣P，其中，k＝1/τ，τ為系統時滯，λ_i為H的特征值，H為對稱通信拓撲矩陣，H＝L+R，R為通信拓撲拉普拉斯矩陣L的鄰接矩陣，μ為預設的參數；

根據公式計算勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益K，其中，K＝[k₁k₂ k₃]，k₁為位置反饋系數，k₂為速度反饋系數，k₃為加速度反饋系數。

本發明第二方面提供一種勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益求取裝置，所述裝置包括：

系數確定模塊，用于確定所述勻質車輛隊列的車輛跟馳誤差收斂系數δ；

求解模塊，用于求解使得不等式方程組成立的對稱正定矩陣P，其中，k＝1/τ，τ為系統時滯，λ_i為H的特征值，H為對稱通信拓撲矩陣，H＝L+R，R為通信拓撲拉普拉斯矩陣L的鄰接矩陣，μ為預設的參數；

計算模塊，用于根據公式計算勻質車輛隊列的車輛分布式控制器增益K，其中，K＝[k₁ k₂ k₃]，k₁為位置反饋系數，k₂為速度反饋系數，k₃為加速度反饋系數。

本發明第三方面提供一種勻質車輛隊列的車輛跟馳方法，所述方法包括：