[發明專利]一種基于擾動觀測器的有限時間收斂車輛編隊控制方法

有效

• 申請號: 202010532372.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111650942B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 胡滿江;王選;邊有鋼;孫寧;徐彪;秦曉輝;秦兆博;謝國濤;王曉偉;秦洪懋;丁榮軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明公開了一種基于擾動觀測器的有限時間收斂車輛編隊控制方法，包括如下步驟：步驟1，將編隊中車輛從前到后進行0～N編號，其中第0輛為勻速行駛的領航車輛，步驟2，每輛車利用擾動觀測器得到不匹配速度擾動及匹配加速度擾動的估計值；步驟3，在行駛過程中；步驟4；步驟5；步驟6，判斷期望加速度高于或是低于節氣門開度為零時實際加速度；步驟7，驅動系統或制動系統作用得到驅動力矩T_iw或制動力矩T_ib并施加至車身；步驟8，每個跟隨車輛不斷重復上述步驟2～7，實現車輛編隊行駛。本發明的基于擾動觀測器的有限時間收斂車輛編隊控制方法，車輛編隊開展誤差可在有限時間收斂，從而保證車輛編隊跟蹤性能和安全性。

技術領域

本發明涉及智能交通系統控制領域，尤其涉及一種基于擾動觀測器的有限時間收斂車輛編隊控制方法。

背景技術

中國日益成為全球最大的汽車市場，隨之而來的城市交通擁堵問題，使交通運行安全和效率以及汽車燃油經濟性面臨巨大的挑戰。車輛編隊技術即協同自適應巡航控制技術通過運用車車通信對車輛編隊協同控制，提高道路利用率和車輛的經濟效益，為解決交通問題提供了新的方法，因而得到了廣泛研究。

目前已有諸多關于車輛編隊控制的專利。申請號為201910452625.4的專利提供了一種基于車路協同控制的貨車編隊方法；申請號為201510401951.4的專利提供了一種保持智能車編隊相對穩定行駛的同時避開道路障礙物的系統和方法；申請號為201910820091.6的專利提供了一種基于圖結構和人工勢場的編隊控制方法；申請號為201710445450.5的專利提供了一種多輛欠驅動無人車的編隊控制方法，利用終端滑模技術使得無人車的姿態有限時間收斂；申請號為201810090545.4的專利提供了一種基于H2最優擾動觀測器的編隊控制方法申請號為201910958157.8的專利提供了一種抗通信延遲的智能電動車編隊自適應魯棒控制方法。

現有研究未考慮車輛不匹配速度擾動及匹配加速度擾動的影響，而這些在路面不平、大風、參數變化和外部干擾等情況下客觀存在，并且對協同控制有著重要影響。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于考慮不匹配速度擾動及匹配加速度擾動的影響，基于擾動觀測器估計擾動，并提供一種保證車輛跟蹤誤差在有限時間收斂的車輛編隊控制方法和系統，從而提高車輛編隊在外界擾動影響下的魯棒性，保證跟蹤性能和安全性。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種基于擾動觀測器的有限時間收斂車輛編隊控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，將編隊中車輛從前到后進行0～N編號，其中第0輛為勻速行駛的領航車輛，其余N輛為跟隨車輛，動力學模型為：

其中，p_i,v_i,a_di分別為車輛i的位置、速度、期望加速度，r_i1表示車輛i由于路面不平、大風和參數變化等引起的不匹配速度擾動，r_i2表示車輛i由于建模誤差和外部干擾等引起的匹配加速度擾動；

步驟2，每輛車利用擾動觀測器得到不匹配速度擾動及匹配加速度擾動的估計值，擾動觀測器的表達式為：

其中，是r_i1的導數，分別是p_i,v_i,r_i1,r_i2的估計值，L_i1,L_i2是正常數；

步驟3，在行駛過程中，領航車輛和每個跟隨車輛i利用車載通信將自身的編號、位置、速度、加速度和擾動估計值信息發送至其他車輛，該通信拓撲存在以領航車為根節點的有向生成樹；