[發(fā)明專利]一種基于均勻量化通信數(shù)據(jù)的互聯(lián)異構(gòu)車輛的全分布式控制方法

有效

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• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113282079B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙園;趙子平
• 申請（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;B60W50/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于均勻量化通信數(shù)據(jù)的互聯(lián)異構(gòu)車輛的全分布式控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、采用雙向通信策略，每輛車將量化后的狀態(tài)信息傳給前后車輛，每輛跟隨車根據(jù)獲取的量化信息，設(shè)計耦合滑模面，

S2、根據(jù)獲取的前后車輛的量化信息，應(yīng)用滑模控制方法為每輛跟隨車設(shè)計新的協(xié)同跟蹤控制器；

所述步驟S2具體包括：

S21、基于均勻量化通信數(shù)據(jù)和有界外部擾動的互聯(lián)異構(gòu)協(xié)同跟蹤問題，設(shè)計協(xié)同跟蹤控制器，如下：

其中，

F_N＝0 (7)

上式中，f_v(·),f_a(·),f_ad(·)分別是速度、加速度和加速度導(dǎo)數(shù)的量化值，Δ_v(·),Δ_a(·),Δ_ad(·)分別是速度、加速度和加速度導(dǎo)數(shù)的量化敏感度；

S22、在外界有界的擾動下，設(shè)置滑模面的耦合參數(shù)為0＜ρ_i≤1，使用步驟S21設(shè)計的協(xié)同控制器(5)，達(dá)到基于均勻量化雙向通信數(shù)據(jù)的互聯(lián)車輛系統(tǒng)的串穩(wěn)定性；

S3、通過在頻域分析系統(tǒng)的串穩(wěn)定性，限定跟隨車輛的耦合滑模面的耦合強(qiáng)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于均勻量化通信數(shù)據(jù)的互聯(lián)異構(gòu)車輛的全分布式控制方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

S11、構(gòu)建異構(gòu)車輛縱向控制模型，考慮外界擾動，每輛車的動態(tài)特性的微分方程表示如下：

其中，為車輛i的發(fā)動機(jī)常數(shù)，取決于特定車輛的機(jī)械特性；u_i為待設(shè)計的車輛i的控制輸入；d_i(t)為由滾動阻力，風(fēng)阻和地面摩擦力引起的有界外界擾動，滿足||d_i(t)||≤D，D＞0；

S12、為了分析互聯(lián)車輛系統(tǒng)性能，定義車輛i和前車i-1的車間距誤差為：

其中，為期望車間距誤差，l_i為車輛i的長度，車間相對距離(p_i-1(t)-p_i(t))由車輛安裝的雷達(dá)傳感器測得；

S13、為了取得協(xié)同跟蹤的性能，為每輛跟隨車設(shè)計耦合滑模面，具體如下：

其中，c₁與c₂為常數(shù)，對于任意的λ＞0，滿足c₁＝λ²，c₂＝2λ，e_i(t)為通過車載雷達(dá)獲得的車間距誤差，對e_i(t)運(yùn)用向前一階差分和二階差分獲得e_i(t)的一階微分和二階微分

S14、為了實現(xiàn)串穩(wěn)定性，為每一輛跟隨車選擇耦合滑模面，具體如下：

Y_i(t)＝s_i+1(t)-ρ_is_i(t),i＝1,…,N (4)

其中，耦合強(qiáng)度ρ_i＞0，s_N+1＝0，耦合滑模面Y_i收斂等價于s_i收斂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于均勻量化通信數(shù)據(jù)的互聯(lián)異構(gòu)車輛的全分布式控制方法，其特征在于，所述步驟S2基于均勻量化數(shù)據(jù)為異構(gòu)互聯(lián)車輛系統(tǒng)設(shè)計協(xié)同控制器，在有界外界擾動的情況下，獲取以下兩個性能目標(biāo)：

第一性能目標(biāo)：協(xié)同跟蹤，每個跟蹤車輛均和前車保持理想距離，即

第二性能目標(biāo)：串穩(wěn)定，車輛i的車間距誤差e_i(t)(i＝1,...,N)不會沿著隊列向下擴(kuò)大，即||G(jω)||≤1,j²＝-1，ω＞0,其中，G(s)為誤差傳播的拉普拉斯傳遞函數(shù)，G(s)＝E_i+1(s)/E_i(s)。