考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法技术

本发明专利技术公开了考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法，涉及车队协同控制技术领域。该方法首先根据车辆运行情况，建立车队三阶非线性动力学模型；再采用固定时距策略构造车辆的跟踪误差，确定车队的控制目标；最后基于车辆的跟踪误差，利用反步法结合有限时间稳定性理论设计控制器，保证了在饱和问题和外部干扰存在的情况下系统的稳定性，实现了车队的控制目标。本发明专利技术方法可以提高跟踪误差的收敛速度，使其在有限时间内收敛到零的小邻域内，跟随车可以在有限时间内跟踪领队车，跟踪误差和虚拟误差在有限时间内快速收敛，并保证即使存在饱和问题和外部干扰时车队仍然具有良好的鲁棒性能。仍然具有良好的鲁棒性能。仍然具有良好的鲁棒性能。

【技术实现步骤摘要】
考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法


[0001]本专利技术涉及车队协同控制
，具体涉及一种考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法。

技术介绍

[0002]车队模式是一种最值得关注的驾驶模式，即车辆之间通过彼此间的通信信息来设计控制器，以一定的预设距离，跟随前车行驶。近年来，因车队中车辆的协同控制在减少交通拥挤和减少空气污染方面的重大贡献，其在智能交通系统领域中受到愈发多的关注。当前针对车队中车辆的协同控制有很多，如滑模控制、反步法控制、模型预测控制等。车队控制的目标即为车辆可以较快地跟踪到前车，也即是跟踪误差要尽可能地快速收敛。然而，目前很多关于车队控制的研究只能够保证渐进收敛，跟踪误差在时间趋于无穷的时候可以收敛到零或其小邻域内。在实际中，保证车辆可以在有限时间内完成编队是非常重要的，也就是说针对车队收敛速度的研究非常必要。有限时间控制除了保证收敛时间有界，相比于渐进控制而言，同时还具有一定的抗干扰能力。尽管目前有关有限时间的概念愈发引人关注，但很多方面的研究都是针对机器人操纵控制，卫星编队问题和水下自动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据车辆运行情况，建立车队动力学模型；采用固定时距策略构造车辆的跟踪误差，确定车队的控制目标：使跟踪误差能够在有限时间内收敛到零的小邻域内；设计协同控制器，实现车队的控制目标。2.根据权利要求1所述的考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法，其特征在于，所述车队动力学模型包括领队车的动力学模型和跟随车的动力学模型。3.根据权利要求2所述的考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法，其特征在于，所述领队车的动力学模型为：其中，x0(t)、v0(t)、a0(t)分别为领队车0在t时刻的位置、速度和加速度信息；v0(t)和a0(t)为给定值。4.根据权利要求2所述的考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法，其特征在于，所述跟随车的动力学模型为：其中，x
i
(t)、v
i
(t)、a
i
(t)分别为跟随车i在t时刻的位置、速度和加速度信息；以及(t)分别为跟随车i在t时刻的位置、速度和加速度信息；以及Δu
i
＝sat(u
i
(t))
‑
u
i
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，u
i
(t)为控制输入；c
i
(t)为发动/制动输入；τ
i
为发动机时间常数；v为空气质量；m
i
、A
i
、C
di
和d
mi
分别为跟随车i的质量、横截面积、拽力系数和机械阻力；为空气阻力；ω
i
(t)为外部扰动，满足|ω
i
(t)|≤D
i
，D
i
为一正数；为一正数；为一正数；以及考虑执行器饱和，则控制输入u
i
(t)受限于非线性饱和：其中，u
Mi
为控制输入的幅值，sgn代表符号函数，sat(u
i
(t))是饱和控制输入。5.根据权利要求1所述的考虑执行器饱和的基于反步法的车队有限时间协同控制方法，其特征在于，所述采用固定时距策略构造车辆的跟踪误差为：e
i
(t)＝x
i
‑1(t)
‑
x
i
(t)
‑
hv
i
(t)
‑
δ
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
其中，x
i
‑1(t)为t时刻第i
‑
1辆车的位置信息，i＝1,...,n；δ
i
为车辆间的期望间距，h为固定时间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振宇，刘庆蒙，郭戈，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：