[發明專利]一種異質車聯網條件下自主車隊運行的容錯控制方法

有效

• 申請號: 201810078965.0
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108415245B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 巫威眺;翟聰;任婧璇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種異質車聯網條件下自主車隊運行的容錯控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在開放邊界的單車道，同時禁止超車的情況下，考慮駕駛員的滯后反應時間隨時間變化的特性，通過利用頭車的運動軌跡和跟馳車輛的運動特性，提出符合道路情況的耦合映射跟馳模型；

S2、對步驟S1所提出的耦合映射跟馳模型的穩定性問題進行分析，即利用李雅普諾夫函數理論，推導車隊行駛滿足所述耦合映射跟馳模型穩定性的充分條件；

S3、考慮異質車聯網環境下同時存在人工駕駛車輛和自動駕駛車輛，將人工駕駛車輛抽象為自動駕駛車輛傳感器失效的情況，引入開關矩陣，設計狀態反饋速度控制器，即反饋容錯控制器。

2.根據權利要求1所述的異質車聯網條件下自主車隊運行的容錯控制方法，其特征在于，步驟S1中具體包括下述步驟：

S11、假設頭車以恒定速度v₀＞0向前運行，頭車的運行軌跡用下式表示：

x₀(n+1)＝x₀(n)+v₀T (1)

其中，x₀(n)＞0是頭車在t＝nT時刻的位置，T＞0是采樣的時間；

S12、假設頭車速度不受跟馳車輛的影響，同時考慮到實際行車過程中駕駛員受時變滯后反應時間的影響，跟馳車輛的運動特性即耦合映射跟馳模型為如下非線性動態等式：

其中，y_i(n)＞0表示在t＝nT時刻車輛i-1和車輛i的車間距，v_i(n)＞0表示車輛i在t＝nT時刻的瞬時速度，N是跟隨車輛的數量，α_i＞0是車輛i駕駛員的靈敏度，V^op(y_i(n))是車輛i的最優速度函數，并且函數僅與車輛i-1和車輛i的車間距y_i(n)有關；u_i(n)表示所設計的控制輸入；τ(n)是隨時間變化的滯后函數，且滿足：

τ₁≤τ(n)≤τ₂ (3)

其中，τ₁,τ₂是非負的正整數，分別代表滯后時間函數的上界和下界，并且假設τ₁≠τ₂，即τ₁₂＝τ₂-τ₁≠0，對于y_i(n)，給定初始條件為k＝-τ₂,-τ₂+1...1,0；

S13、采用分段線性最優速度函數：

這里H_sat表示飽和函數，具體描述為：

其中，v^max＞0是車輛的最大行駛速度，η＞0是車輛的安全間距，是調節參數，所述分段線性最優速度函數，存在標量γ＞0，滿足如下不等式：

(V^op(y_i(n)))^TV^op(y_i(n))≤γ²(y_i(n))^Ty_i(n) (6)

為防止車輛在運行中發生碰撞或者出現倒車現象，假設當車輛車間距y_i(n)小于安全距離時，車輛i采用全剎車行為，即如果則令x_i(n+1)＝x_i(n)，并且v_i(n+1)＝0；

S14、考慮頭車以恒定速度v₀勻速運動，則耦合映射跟馳模型式(2)的穩定狀態為：

其中，v^*表示穩定狀態下的車輛速度，y^*表示穩定狀態下的車輛間距，[v^*,y^*]^T表示穩定狀態的車輛速度和車輛間距組成的矩陣的轉置矩陣；

S15、通過式(2)和式(7)得到如下誤差動態方程：

其中，誤差變量

設則式(8)改寫為如下誤差動態系統：

其中，A＝diag{α₁,α₂,…,α_n}，