[發明專利]一種兼具參數與結構異質性的車輛隊列控制方法和系統

有效

• 申請號: 202110275383.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113034911B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 胡滿江;卜令坤;邊有鋼;王曉偉;秦洪懋;秦曉輝;徐彪;秦兆博;謝國濤;丁榮軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/00;H04L12/40
• 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

1.一種兼具參數與結構異質性的車輛隊列控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，將隊列中的車輛從前到后進行0～N編號，其中第0輛車為領航車，其余N輛為跟馳車，其中，用p_i、v_i、a_i、u_i、τ_i分別表示車輛i(i＝0，1，...，N)的位置、速度、加速度、期望加速度或期望速度和縱向傳動系統時滯常數；用x_i＝[p_i v_i a_i]^T，(i＝0，1，...，N)表示車輛節點的狀態向量，若跟馳車i可以接收領航車信息，記b_i＝1；否則b_i＝0，若跟馳車i可以接收第j輛車的信息，記m_ij＝1；否則m_ij＝0；

步驟2，領航車采用速度控制的二階模型，其動力學模型如下式給出：

其中，

期望加速度或期望速度為：u₀(t)＝v₀；

步驟3，跟馳車i(i＝1，2，...，N)采用三階動力學模型，其動力學方程如下式給出：

其中，(A_i，B_i)可以具有完全不同的矩陣參數，以表征不同車輛動力學參數與結構的異質性；

步驟4，領航車向鄰居車發送位置、速度、加速度信息；跟馳車接收鄰居車信息，通過觀測器計算得到領航車信息的觀測值；跟馳車將自車觀測器計算得到的領航車信息的觀測值發送給鄰居車；

步驟5，跟馳車輛采集自車的位置、速度和加速度信息，并根據接收的鄰居車信息計算期望加速度或期望速度；

步驟6，不斷重復上述步驟4～5，提升隊列系統的漸近穩定性；所述步驟4中跟馳車接收鄰居車信息包括鄰居車輛對領航車位置、速度和加速度的觀測值，所述觀測器設計如下式給出：

。

2.根據權利要求1所述的兼具參數與結構異質性的車輛隊列控制方法，其特征在于：所述步驟3中的A_i，B_i需滿足如下等式：

A_iП_i+B_iΓ_i＝П_iA₀，

其中，(Γ_i，∏_i)可選為使得A_i，B_i，A₀滿足上式的任意形式。

3.根據權利要求2所述的兼具參數與結構異質性的車輛隊列控制方法，其特征在于：所述步驟3中的A_i，B_i在滿足等式的同時兼具參數與結構異質性動力學模型，廣泛應用的有如下兩種形式：

4.根據權利要求3所述的兼具參數與結構異質性的車輛隊列控制方法，其特征在于：所述步驟5的期望加速度或期望速度由下式計算：

u_i(t)＝k_p，i(p_r，i-id₀-p_i)+k_v，i(v_r，i-v_i)+k_a，i(a_r，i-a_i)+Γ_ix_r，i

其中，x_r，i＝[p_r，i v_r，i a_r，i]^T。

5.根據權利要求4所述的兼具參數與結構異質性的車輛隊列控制方法，其特征在于：所述觀測器的控制增益選擇如下式給出：