[發明專利]一種具有預設瞬穩態性能的有限時間車輛編隊控制方法

有效

• 申請號: 202110658895.8
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113359733B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 郭戈;張茜;高振宇
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種具有預設瞬穩態性能的有限時間車輛編隊控制方法，其特征在于，包括：

步驟1：建立含模型不確定和外部擾動的車輛模型，所述車輛模型包括車輛運動學模型和車輛動力學模型；

步驟2：采用領導與跟隨編隊策略，并用存在有向生成樹的有向圖來描述車輛間的通信關系；將N+1輛車構成的車隊分解為N個由領導車跟隨車兩輛車構成的子系統，其中，車隊中的頭車跟隨設定好的理想軌跡運動且其為有向圖的有向生成樹的根；

步驟3：在有限感知和通信約束下，對于任意一對領導、跟隨車輛，構建車輛協同控制的控制目標；

步驟4：設計第i輛車的有限時間擾動觀測器；

步驟5：變換跟蹤誤差，設計自適應有限時間編隊控制律；包括：

步驟5.1：引入光滑函數改寫跟蹤誤差，改寫后的跟蹤誤差表示如下：

式中，表示嚴格單調遞增的光滑函數；

對求反函數：

其中，

定義誤差變量，并對誤差變量求導：

引入線速度、角速度誤差變量ε_vi、ε_wi：

ε_vi＝v_i-α_fvi

ε_wi＝w_i-α_fwi

式中，α_fvi、α_fwi表示虛擬控制律；

步驟5.2：設計虛擬控制律為：

實際控制輸入為：

其中，ε_vi＝v_i-α_fvi，ε_wi＝w_i-α_fwi，k₁0，k₂0，k₃0，k₄0，0γ1，k₅1，k₆0，k₇1，k₈0；

式中，k₁、k₂、k₃、k₄、k₅、k₆、k₇、k₈、γ皆表示設計參數，θ_j表示第j輛車相對于水平方向的偏轉角度值，v_j表示第j輛車的線速度，ε_di表示變化后的距離跟蹤誤差，表示變化后的方向角跟蹤誤差，ε_vi表示線速度誤差變量，ε_wi表示角速度誤差變量；

步驟6：令i＝1,2,…,N，重復步驟3～步驟5，設計第i輛車的基于有限時間擾動觀測器的編隊控制律，進而實現保證預設性能的有限時間多車編隊控制。