[發明專利]一種基于車-車通信的車輛編隊縱向控制方法

有效

• 申請號: 202010844939.1
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111913389B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 江威;周正;張帆;韓鵬;林凱
• 申請（專利權）人: 襄陽達安汽車檢測中心有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所 42218
• 代理人: 杜德成

本發明涉及一種基于車?車通信的車輛編隊縱向控制方法，包括：獲取車輛編隊中各個車輛的速度、加速度和位置；基于固定間距控制策略和非線性PID控制器設計車隊控制器；確定受控車輛的油門開度或制動壓力的控制量，控制量為通過車輛縱向動力學逆模型得到的前饋控制量與通過非線性PID控制器得到的反饋控制量之和；根據受控車輛的油門開度或制動壓力的控制量完成受控車輛的加減速控制。為了達到響應快、精度高、魯棒性好的控制效果，提出基于前饋?反饋的控制框架，受控車輛的油門開度或制動壓力的控制量為前饋控制量和反饋控制量之和，可以顯著提高車隊在不同工況下的速度跟蹤能力以及隊列保持能力。

技術領域

本發明涉及汽車智能駕駛控制技術領域，尤其涉及一種基于車-車通信的車輛編隊縱向控制方法。

背景技術

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。車輛編隊通過引入無線通信擴展了成員車的環境感知能力，在保證安全性的基礎上采用幾何構型更為緊湊的跟馳策略，從而可以提高交通效率，減少能源消耗，是智能交通的重要發展方向。

公開號為CN110329257A中國專利申請提出了“一種基于車-車通信的多車列隊縱向控制方法”，它利用車車通信設備，通過自車與他車的聯絡、主車與從車的聯絡，實現自車速度控制和從車狀態適配，車輛編隊形式主要是直接式控制式，利用編隊的車距、車速期望值，設定配對車輛的油門踏板或制動踏板的相關參數，這類控制方式的缺陷是：編隊控制鏈過長、性能魯棒性受限、系統穩定性不足，極端情況下，可能導致自動駕駛控制系統失效。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種基于車-車通信的車輛編隊縱向控制方法，解決現有技術中編隊控制鏈過長、性能魯棒性受限、系統穩定性不足的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于車-車通信的車輛編隊縱向控制方法，包括：

步驟1，獲取車輛編隊中各個車輛的速度、加速度和位置；

步驟2，基于固定間距控制策略和非線性PID控制器設計車隊控制器；所述非線性PID控制器中各個PID參數根據車輛狀態量偏差確定；

步驟3，確定受控車輛的油門開度或制動壓力的控制量，所述控制量為通過車輛縱向動力學逆模型得到的前饋控制量與通過所述非線性PID控制器得到的反饋控制量之和；

步驟4，根據所述受控車輛的油門開度或制動壓力的控制量完成所述受控車輛的加減速控制。

本發明的有益效果是：本發明提供的一種基于車-車通信的車輛編隊縱向控制方法，針對車隊在巡航過程中速度跟蹤控制、車隊隊形保持的靈敏度和魯棒性問題，基于固定間距控制策略和非線性PID控制器設計車隊控制器，非線性PID控制器中各個PID參數根據車輛狀態量偏差確定；考慮到驅動工況下車輛縱向動力學系統的強非線性、時變性甚至跳變性，為了達到響應快、精度高、魯棒性好的控制效果，提出基于前饋-反饋的控制框架，受控車輛的油門開度或制動壓力的控制量為前饋控制量和反饋控制量之和；可以顯著提高車隊在不同工況下的速度跟蹤能力以及隊列保持能力，通過車-車通信設備實現車輛間的互聯互通，可以使其它車輛更快速、更準確地捕捉到自車的行駛狀態，保證了行駛車輛之間的安全距離與速度；同時分層控制可使各控制目標明確，且功能獨立，便于控制參數的調節以及整個系統的穩定，在遭遇突發狀況時，各車輛能夠迅速捕捉到預警信號，做出相應的處理措施，從而大大提高了車隊的安全性和穩定性。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述步驟2還包括：根據所述車隊控制器確定所述受控車輛的期望加速度以及期望速度。

進一步，第i輛受控車輛的期望加速度為：

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