一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法及系统，车辆队列由沿纵向排列行驶的n+1辆车组成，按照从前到后的顺序依次采用序号0到n进行编号，0号车为可自主驾驶的领航车，1～n号车为跟驰车，k号跟驰车为智能网联车辆，其余的所述跟驰车为人工驾驶车辆；混合车辆队列控制方法包括：人工驾驶车辆跟随前车行驶；利用预设公式控制所述k号跟驰车。本发明专利技术能够保证混合车辆队列系统渐近稳定性与首尾队列稳定性，实现混合车辆队列跟驰目标。实现混合车辆队列跟驰目标。实现混合车辆队列跟驰目标。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能交通
，特别是关于一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法及系统。

技术介绍

[0002]汽车保有量的增加对道路容量、交通安全和效率提出了更高要求，智能网联车辆技术为解决这一问题提供了有效手段。车辆队列协同控制在这一技术的发展过程中应运而生，其可通过车载传感器和车车(Vehicle
‑
to
‑
Vehicle，V2V)通信保证车辆之间近距离稳定跟驰，进而有效降低风阻、提升燃油经济性和提高交通流量，因此得到了广泛研究。
[0003]目前已有诸多关于车辆队列协同控制的相关技术，但是，现有的车辆队列协同控制技术仍存在首尾队列稳定性差或难于应用于混合交通环境等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法及系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法，所述车辆队列由沿纵向排列行驶的n+1辆车组成，按照从前到后的顺序依次采用序号0到n进行编号，0号车为可自主驾驶的领航车，1～n号车为跟驰车，k号跟驰车为智能网联车辆，其余的所述跟驰车为人工驾驶车辆；
[0006]其中，所述方法包括：
[0007]所述人工驾驶车辆采用OVM进行描述；
[0008]利用式(4)描述的期望加速度u
k
(t)控制所述k号跟驰车：<br/>[0009][0010][0011][0012]式中，k号跟驰车接收紧邻的前p辆和后q辆邻居车信息，v
j
(t)表示j号车在t 时刻的速度；α表示距离控制增益，β表示速度控制增益；h
k，j
表示式(5)描述的k号跟驰车与j号车的平均车距，s
j
表示j号车在t时刻的位置；s
k
表示k号跟驰车在t时刻的位置；l为车辆长度；V
k，j
(h
k，j
)为式(8)描述的车辆期望速度函数，其中的期望速度函数V
+
(h
k，j
)和期望速度函数V
‑
(h
k，j
)描述为第一种形式或第二种形式；
[0013]其中，所述第一种形式：j＜k时，期望速度函数V
+
(h
k，j
)描述为式(2)，j＞k 时，期望速度函数V
‑
(h
k，j
)描述为式(9)；
[0014]所述第二种形式：j＜k时，期望速度函数V
+
(h
k，j
)描述为式(10)，j＞k时，期望速度函数V
‑
(h
k，j
)描述为式(11)；
[0015][0016][0017][0018][0019]式中，v
max
表示最大期望速度，h
st
表示随着车距h增大车辆即将启动的临界车距，h
go
表示随着车距h继续增大车辆即将以最高速行驶的临界车距；
[0020]通过比较式(4)计算得到期望加速度u
k
(t)与节气门开度为零时对应的加速度的大小，控制k号跟驰车的执行机构。
[0021]进一步地，式(4)中的控制增益α，β的数值范围由式(12)表示的车辆队列首尾稳定性条件获得：
[0022][0023]式中，G
n，0
(s)表示头车到尾车速度误差传递函数；|
·
|表示幅值； s＝jω，ω表示速度误差频率；表示速度误差的频域描述，其表示为式(13)；表示速度误差的频域；速度误差速度误差v
*
为车辆队列期望速度；
[0024][0025]式中，表示k至n号车链路传递函数，上标表示T
h
(s)的(n
‑
k)次方；表示0至j号车链路传递函数，上标表示T
h
(s)的j次方；表示k至j号车链路传递函数，上标表示T
h
(s)的(j
‑
k)次方；T
k，j
(s)表示k号跟驰车与j号车之间的链路传递函数，其表示为式(14)：
[0026][0027]式中，V
′
k，j
(h
*
)表示期望速度函数V
k，j
(h
k，j
)在h
k，j
＝h
*
处的导数；
[0028][0029]式中，中间参数h
*
为车辆队列期望车距。
[0030]进一步地，式(4)计算得到期望加速度uk大于节气门开度为零时对应的加速度，将式(4)计算得到期望加速度uk输入驱动系统逆模型(6)，计算得到节气门开度α
f，k
，施加至k号跟驰车的驱动系统；
[0031]α
f，k
＝N
‑1(ω
k
，I
k
r
k
(m
k
u
k
+F
k
))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0032]其中，N
‑1表示发动机转矩的逆函数；ω
k
、I
k
、r
k
、m
k
、F
k
分别为k号跟驰车的发动机转速、传动系统传动比、轮胎半径、质量与行驶阻力。
[0033]进一步地，式(4)计算得到期望加速度u
k
小于节气门开度为零时对应的加速度，将式(4)计算得到期望加速度u
k
输入制动系统逆模型(7)，计算得到制动压力p
b，k
，施加至k号跟驰车的制动系统；
[0034][0035]其中，K
b，k
为制动系统增益，N表示发动机转矩的函数；ω
k
、I
k
、r
k
、m
k
、 F
k
分别为k号跟驰车的发动机转速、传动系统传动比、轮胎半径、质量与行驶阻力。
[0036]本专利技术另外提供了一种考虑后车信息的混合车辆队列控制系统，包括车间通信单元、优化计算单元和控制执行单元，其中优化计算单元执行如上所述方法。
[0037]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0038]1.本专利技术将对象从全网联车辆队列推广到人工驾驶车辆与智能网联车辆混合的车辆队列，更符合工程实际，具有更大的应用价值；
[0039]2.本专利技术不局限于多前车的通信拓扑，而可以适用于双向信息流拓扑结构，由此获得更佳的队列性能；
[0040]3.本专利技术可根据邻居车驾驶员行为实时自适应地调整智能网联车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑后车信息的混合车辆队列控制方法，其特征在于，所述车辆队列由沿纵向排列行驶的n+1辆车组成，按照从前到后的顺序依次采用序号0到n进行编号，0号车为可自主驾驶的领航车，1～n号车为跟驰车，k号跟驰车为智能网联车辆，其余的所述跟驰车为人工驾驶车辆；其中，所述方法包括：所述人工驾驶车辆采用OVM进行描述；利用式(4)描述的期望加速度u
k
(t)控制所述k号跟驰车：(t)控制所述k号跟驰车：(t)控制所述k号跟驰车：式中，k号跟驰车接收紧邻的前p辆和后q辆邻居车信息，v
j
(t)表示j号车在t时刻的速度；α表示距离控制增益，β表示速度控制增益；h
k，j
表示式(5)描述的k号跟驰车与j号车的平均车距，s
j
表示j号车在t时刻的位置；s
k
表示k号跟驰车在t时刻的位置；l为车辆长度；V
k，j
(h
k，j
)为式(8)描述的车辆期望速度函数，其中的期望速度函数V
+
(h
k，j
)和期望速度函数t(h
k，j
)描述为第一种形式或第二种形式；其中，所述第一种形式：j＜k时，期望速度函数V
+
(h
k，j
)描述为式(2)，j＞k时，期望速度函数V
‑
(h
k，j
)描述为式(9)；所述第二种形式：j＜k时，期望速度函数V
+
(h
k，j
)描述为式(10)，j＞k时，期望速度函数V
‑
(h
k，j
)描述为式(11)；)描述为式(11)；)描述为式(11)；
式中，v
max
表示最大期望速度，h
st
表示随着车距h增大车辆即将启动的临界车距，h
go
表示随着车距h继续增大车辆即将以最高速行驶的临界车距；通过比较式(4)计算得到期望加速度u
k
(t)与节气门开度为零时对应的加速度的大小，控制k号跟驰车的执行机构。2.如权利要求1所述的考虑后车信息的混合车辆队列控制方法，其特征在于，式(4)中的控制增益α，β的数值范围由式(12)表示的车辆队列首尾稳定性条件获得：式中，G
n，0
(s)表示头车到尾车速度误差传递函数；|
·
|表示幅值；s＝jω，|表示幅值；s＝jω，ω表示速度误差频率；表示速度误差的频域描述，其表示为式(13)；表示速度误差的频域；速度误差v
*
为车辆队列期望速度；式中，表示k至n号车链路传递函数，上标...

【专利技术属性】
技术研发人员：边有钢，杨依琳，徐彪，秦兆博，王晓伟，秦洪懋，秦晓辉，胡满江，谢国涛，丁荣军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：