[發(fā)明專利]一種考慮經濟性的車輛隊列控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111845745B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 胡滿江;李崇康;邊有鋼;謝國濤;王曉偉;秦洪懋;秦曉輝;徐彪;秦兆博;丁榮軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B60W30/165
• 分類號: B60W30/165;B60W50/00
• 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(fā)明公開了一種考慮經濟性的車輛隊列控制方法，包括如下步驟：步驟1，車輛縱向排列行駛；步驟2，每個跟隨車輛i向鄰居車輛發(fā)送未來一段預測時域內自車假設軌跡信息并接收前r_i輛鄰居車輛的假設軌跡信息；步驟3，每個跟隨車輛i以穩(wěn)定跟蹤目標軌跡為約束條件，以經濟性為代價函數(shù)，構建并求解一個優(yōu)化問題，得到一段預測時域內經濟性最優(yōu)的控制序列；步驟4，每個跟隨車輛i將控制序列第一個元素應用于自車控制；步驟5，重復步驟2～4直至結束隊列行駛。本發(fā)明的考慮經濟性的車輛隊列控制方法，通過步驟1至步驟5的設置，可在保證跟蹤穩(wěn)定的前提下以經濟性最優(yōu)為目標求解控制信號，有助于在提高經濟性的同時減少跟蹤性能的損失。

技術領域

本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域，特別是關于一種考慮經濟性的車輛隊列控制方法及系統(tǒng)。

背景技術

車聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展為公路交通系統(tǒng)的優(yōu)化與升級的提供了有力的技術支持。車車協(xié)同技術是智慧交通系統(tǒng)中重要的一環(huán)，通過車與車之間的信息交換與協(xié)同控制，可顯著提高交通系統(tǒng)的安全性與經濟性。車輛的隊列行駛控制是車車協(xié)同技術的應用場景之一，通過編隊控制可縮短跟車間距，提高交通效率，降低燃油消耗率與尾氣排放，對物流等行業(yè)的賦能作用明顯。

但現(xiàn)有的車輛隊列控制技術對經濟性的優(yōu)化考慮有限，如南京航空航天大學擁有的專利“一種車輛經濟學車速前瞻優(yōu)化方法”和吉林大學擁有的專利“一種基于經濟性駕駛的實時預測巡航控制系統(tǒng)”均提出了考慮經濟性的跟車控制方法，但其優(yōu)化問題的代價函數(shù)中同時包含了跟蹤性要求與經濟性要求，其最優(yōu)解降低了經濟性效益，且只針對單個前車跟蹤，無法直接應用于多車協(xié)同場景。清華大學擁有的專利“一種網(wǎng)聯(lián)汽車隊列的節(jié)能型穩(wěn)定性運動控制方法”利用加速—滑行策略達到節(jié)能目的，但其使用的切換控制律降低了跟蹤精度。因此有必要提出一種在能保證跟蹤穩(wěn)定性的情況下，進一步提高經濟性的隊列控制方式。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有方案在優(yōu)化經濟性能同時損失跟蹤性能的問題，提出一種考慮經濟性的車輛隊列控制方法及系統(tǒng)。本發(fā)明可在保證隊列車輛跟蹤穩(wěn)定的情況下以經濟性最優(yōu)為目標提供控制信號。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案：一種考慮經濟性的車輛隊列控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，車輛縱向排列行駛，各車輛利用通信設備與相鄰車輛進行信息交換，并將第一輛車設置為領航車輛，記為0車，進行自主駕駛，其余車輛為跟隨車輛，從1開始按順序編號，根據(jù)鄰居車輛與自車狀態(tài)調整行駛軌跡；

步驟2，每個跟隨車輛i向鄰居車輛發(fā)送未來一段預測時域內自車假設軌跡信息并接收前r_i輛鄰居車輛的假設軌跡信息；

步驟3，每個跟隨車輛i以穩(wěn)定跟蹤目標軌跡為約束條件，以經濟性為代價函數(shù)，構建并求解一個優(yōu)化問題，得到一段預測時域內經濟性最優(yōu)的控制序列；

步驟4，每個跟隨車輛i將控制序列第一個元素應用于自車控制，并生成自車預測時域內的假設軌跡；

步驟5，重復步驟2～4直至結束隊列行駛。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟3中每個車輛i目標軌跡可設置為恒定時距跟車軌跡，即i車與領航車的期望距離為：其中h_k為k車的期望跟車時距，v_k為k車的期望跟車速度，d_k為k車的期望停車間距。