[發(fā)明專利]一種兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的車輛隊列控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110275383.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113034911B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發(fā)明公開了一種兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的車輛隊列控制方法，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(lǐng)航車，其余N輛為跟馳車；步驟2，領(lǐng)航車采用速度控制的二階模型；步驟3，跟馳車i(i＝1,2,…,N)采用三階動力學(xué)模型；步驟4，領(lǐng)航車向鄰居車發(fā)送位置、速度、加速度信息；跟馳車接收鄰居車信息和領(lǐng)航車信息，通過觀測器計算得到領(lǐng)航車信息的觀測值；步驟5，跟馳車輛采集自車的位置、速度和加速度信息并計算控制輸入；步驟6，不斷重復(fù)上述步驟4～5。本發(fā)明的兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的車輛隊列控制方法，適用于一大類通信拓撲結(jié)構(gòu)，且不增加硬件資源，保證車輛隊列的漸近穩(wěn)定性，提升交通容量、安全性和經(jīng)濟性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，尤其是涉及一種兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的車輛隊列控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展給人類的交通帶來了巨大的便利，但車輛保有量的迅速上升也帶來了交通堵塞、道路事故、環(huán)境污染等問題。針對車輛安全性和經(jīng)濟性，目前已有很多取得應(yīng)用的技術(shù)，如先進駕駛員輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance System，ADAS)和自適應(yīng)巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)；但這些技術(shù)僅把單個車輛作為控制對象，不考慮多個車輛間的耦合作用，因而對于性能改善程度有限。近年來，車載通信技術(shù)快速發(fā)展，使得車輛間的協(xié)同控制成為可能?；谕ㄓ嵉能囕v隊列控制技術(shù)又稱為協(xié)同自適應(yīng)巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)，其可以顯著減緩交通擁堵、改善交通效率、提高駕駛安全性和改進燃油經(jīng)濟性，因而得到了廣泛研究。

目前已有諸多關(guān)于協(xié)同自適應(yīng)巡航控制的相關(guān)專利。申請?zhí)枺篊N201910080391.5(考慮通信拓撲時變下的車輛隊列跟馳穩(wěn)定性控制方法)基于切換通信拓撲研究了隊列系統(tǒng)穩(wěn)定跟馳的控制方法，但是假設(shè)所有車輛的動力學(xué)模型相同，而實際車輛由于存在車型差異、動力總成差異及控制模式差異，可能具有不同的動力學(xué)模型參數(shù)甚至不同的動力學(xué)模型結(jié)構(gòu)。申請?zhí)枺?01811204184.8(一種智能網(wǎng)聯(lián)車輛編隊的多時延穩(wěn)定性分析方法)和申請?zhí)枺?01910571957.4(基于分布式有限時間狀態(tài)觀測器的多智能車輛編隊方法)只針對特定的通信拓撲結(jié)構(gòu)，如：前車跟隨式、雙前車跟隨式、雙向-領(lǐng)航者跟隨式等，無法適用一大類通信拓撲結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的隊列控制方法和系統(tǒng)，在一般拓撲下保障兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性隊列的系統(tǒng)穩(wěn)定性，實現(xiàn)異構(gòu)車輛隊列的跟馳目標。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種兼具參數(shù)與結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的車輛隊列控制方法，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(lǐng)航車，其余N輛為跟馳車；本發(fā)明中用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、控制輸入(期望加速度)和縱向傳動系統(tǒng)時滯常數(shù)；用x_i＝[p_i v_i a_i]^T,(i＝0,1,…,N)表示車輛節(jié)點的狀態(tài)向量。若跟馳車i可以接收領(lǐng)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(lǐng)航車采用速度控制的二階模型，其動力學(xué)模型如下式給出：

其中，

控制輸入為：u₀(t)＝v₀；