[發明專利]一種基于輪速前饋補償的縱向車輛隊列協調控制系統

有效

• 申請號: 201710432783.4
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107323456B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 楊秀建;陳亞勇;張昆;高晉;聶枝根
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B60W30/165
• 分類號: B60W30/165
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于輪速前饋補償的縱向車輛隊列協調控制系統，其特征在于：包括由n輛車組成的縱向車輛隊列，隊列中的個體車輛通過車載激光雷達傳感器探測與其前方距離最近的車輛的間距和相對速度，來跟蹤其前方距離最近的車輛的運動；隊列中個體車輛的車載控制系統是一種三層的體系結構：頂層是隊列控制器，其功能是在保證整個車輛隊列穩定的前提下，根據與其前方最近車輛的期望間距、期望相對車速以及前饋的車輪旋轉速度信息ω_wi，計算輸出初步的目標加速度中間層是協調決策模塊，該模塊根據實際的路面附著條件和頂層隊列控制器輸出的初步目標加速度對隊列的控制目標和車輛自身的動力學穩定性兩個方面進行協調，決策輸出最終的隊列目標加速度底層是車輛動力學控制器，其作用是通過對車輪驅動力矩和制動力矩的主動調節，在保證車輛縱向動力學穩定即不發生車輪大滑移而失穩的前提下，使車輛的實際加速度值盡可能的趨近于中間層協調決策模塊輸出的最終隊列目標加速度從而實現隊列的控制目標；

所述的頂層隊列控制器采用基于輪速前饋補償的定時距控制策略，即個體車輛的輪速信息被納入頂層隊列控制器并參與頂層隊列控制的決策，對于第i輛車，頂層隊列控制器輸出的初步目標加速度計算方式如下：

式中，x_i-1、分別代表車輛i-1的位置和速度，x_i、分別代表車輛i的位置、速度和加速度，ω_wi、r_wi分別代表車輛i的輪速和車輪滾動半徑，h_w代表定時距策略的時距常數，k_p、k_v、k_w分別代表間距控制增益、相對速度控制增益、輪速前饋補償控制增益；所述的輪速ω_wi取該車輛所有車輪輪速中最大的一個。

2.根據權利要求1所述的一種基于輪速前饋補償的縱向車輛隊列協調控制系統，其特征在于：所述的中間層協調決策模塊的決策過程為：

1)根據車輛的動力學狀態并利用參數估計算法實時估計路面附著系數，進而估計得到車輛的加速度極限a_imax；

2)如果頂層隊列控制器輸出的初步的目標加速度不超過估計的車輛加速度極限，即則最終的隊列目標加速度否則如果頂層隊列控制器輸出的初步的目標加速度超過了估計的車輛加速度極限，即則最終的隊列目標加速度

3.根據權利要求1所述的一種基于輪速前饋補償的縱向車輛隊列協調控制系統，其特征在于：所述的底層車輛動力學控制器采用雙反饋回路的控制方法，跟蹤隊列的目標加速度和期望的車輪滑移率，車輪驅動/制動力矩按下式計算：

其中：

上式中，分別代表加速度跟蹤的車輪修正力矩和車輪滑移率跟蹤的車輪修正力矩，k_Pa、k_Ia、k_Da分別代表加速度跟蹤控制的比例、積分、微分控制參數，k_Ps、k_Is、k_Ds分別代表車輪滑移率控制的比例、積分、微分控制參數，Δa_i(t)代表車輛實際加速度a_i與隊列目標加速度的偏差，Δs_i(t)代表車輪實際滑移率與期望滑移率的偏差。

4.根據權利要求3所述的一種基于輪速前饋補償的縱向車輛隊列協調控制系統，其特征在于：所述的期望滑移率在20％～30％范圍內取值。