一种面向混合交通的车辆队列跟车控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面向混合交通的车辆队列跟车控制方法及装置，技术方案要点是被控车辆通过信息采集装置获取车辆实时状态信息；基于编队控制装置组建包含控制车辆的车辆队列；在模式控制装置中获取被控车辆的运动学约束，在SMPC控制器中规划出被控车辆的工作模式及最佳控制输入；在鲁棒控制装置中运用队列稳定性鲁棒控制算法实现队列系统的稳定控制。该车辆队列跟车控制方法及装置较好地实现在相邻车道有人驾驶汽车随机行为、系统参数不确定性、前车非线性波动和外部环境等干扰影响下的混合交通环境车辆队列稳定性控制，充分发挥车辆队列的通行效率优势，提高混合交通环境下汽车行驶的高效性和安全性。车行驶的高效性和安全性。车行驶的高效性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向混合交通的车辆队列跟车控制方法及装置


[0001]本申请属于智能交通系统控制领域，具体涉及车辆队列控制技术，尤其涉及一种面向混合交通的车辆队列跟车控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着通讯、传感、控制等多领域技术的快速发展，交通系统在智能化方向不断深入。作为智能交通系统的重要组成部分，智能网联汽车对实现智能交通具有重要的研究意义。基于智能网联汽车在道路安全、通行效率、节能减排等方面的显著优势，未来将有越来越多的智能网联汽车上路行驶，智能网联汽车的市场占有率将越来越高。然而，由于经济、技术和法律法规发展的制约，完全实现由智能网联汽车组成的道路交通系统还很遥远，不可避免地会出现智能网联汽车和有人驾驶汽车混合行驶于同一道路的混合交通环境发展阶段。因此，如何处理有人驾驶汽车的随机行为所带给智能网联汽车的影响极为重要。
[0003]基于道路安全、通行效率和节能减排等方面的考虑，科研人员已经针对智能网联汽车研究出多种先进的车辆运动模式和控制方法，其中包括车辆队列技术。通过实时的车间信息交换和高级别车辆自主控制，队列中的车辆便可以轻松实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向混合交通的车辆队列跟车控制方法，其特征在于，当被控车辆与前车处于安全距离范围内、未超过最大行驶车速、相邻车道HDV车辆前保险杠位置在被控车辆前保险杠之后或被控车辆前车后保险杠之前的条件下，运行混合车辆队列稳定性鲁棒控制算法：在系统参数不确定性、交通环境意外扰动、前方车辆的非线性波动、侧向风、道路坡度等干扰条件下，建立带有动态输出反馈的混合交通闭环系统，基于H
∞
鲁棒控制方法构建混合车辆队列稳定性鲁棒控制器；根据稳定性控制器得到混合交通环境下车辆队列稳定性判据，并根据所述稳定性判据对该车辆队列进行稳定控制。2.一种面向混合交通的车辆队列跟车控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤一、选取ICV车辆为被控车辆，在任意时刻通过信息采集装置获取车辆自身、领航车辆和相邻车辆的实时状态信息；步骤二、组建包含控制车辆的车辆队列；步骤三、设置包含稳定跟车、紧急制动、危险预警、过渡及换道的车辆工作模式，在模式控制装置中获取被控车辆的运动学约束，根据信息采集装置接收到的信息及离散混合交通队列系统，在SMPC控制器中规划出被控车辆的工作模式及最佳控制输入，将被控车辆当前的工作模式发送给模式选择器，将最佳控制输入发送给执行单元；步骤四、当被控车辆处于稳定跟车模式时，判断被控车辆所处队列类型，基于判断在鲁棒控制装置中运用队列稳定性鲁棒控制算法实现队列系统的稳定控制。3.根据权利要求1所述面向混合交通的车辆队列跟车控制方法，其特征在于，所述混合车辆队列稳定性鲁棒控制器设计如下：当被控车辆处于混合交通环境的由ICV和HDV组成的混合车辆队列时，基于干扰和模型参数不确定度的混合交通系统的动力学模型和所设计动态输出反馈控制器的动力学表达，带有动态输出反馈的混合交通的闭环系统为带有动态输出反馈的混合交通的闭环系统为其中，w(t)为队列系统干扰量，包含来自前方车辆的非线性波动、侧向风、道路坡度等干扰；x(t)＝[x1(t),
…
,x
n
(t)]
T
为队列系统状态量，x
k
(t)为控制器状态量；A、B、B
w
、C、C
z
和D
z
为队列系统的系数矩阵，A
k
、B
k
和C
k
为动态输出反馈控制器的系数矩阵；定义A＝A
N
+ΔA，其中A
N
＝[a
ij
]为标称矩阵，a
ij
＝(a
ij,max
+a
ij,min
)/2，a
ij,max
和a
ij,min
为A的第i行与第j列中所有值的最大值和最小值；ΔA为模型不确定参数矩阵，ΔA＝LFR，式中，L和R为给定矩阵，F满足F
T
F≤I；所述混合车辆队列稳定性鲁棒控制器，表达式为：
其中，其中，式中，F1为含X、A
N
、B、的线性项，F2为含Y、A
N
、B、的线性项，的线性项，X、Y、M和N为适当维度的参数矩阵，η1、η2和η3为正标量。4.根据权利要求1所述面向混合交通的车辆队列跟车控制方法，其特征在于，所述混合交通环境下车辆队列稳定性判据如下：对于非零干扰w(t)∈L2[0,∞)的混合车辆队列，对于给定的矩阵L和R，若存在任何适当维度矩阵X、Y、M和N，及正标量η1、η2和η3并满足max||z(t)||2/||w(t)||2＜γ和Π1＞0、Π2＜0时，即Π1＞0和Π2＜0存在可行性解时，可获得控制器系数矩阵A
k
、B
k
和C
k
确保该混合车辆队列系统在w(t)∈L2[0,∞)下的渐近稳定；且当Π1＞0和Π2＜0在0＜γ＜1条件下存在可行性解时，混合车辆队列系统是完全L2平均稳定的。5.根据权利要求2所述面向混合交通的车辆队列跟车控制方法，其特征在于，所述模式选择器识别以二进制编码表示的工作模式向量ε
i
＝[ε
F,i ε
B,i ε
D,i ε
T,i ε
C,i
]
T
其中，ε
F,i
、ε
B,i
、ε
D,i
、ε
T,i
和ε
C,i
分别表示稳定跟车模式、紧急制动模式、危险预警模式、过渡模式和换道模式的激活状态，值为1表示处于激活状态，值为0表示处于冻结状态；规定|ε
i
|＝1；所述建立离散混合交通队列系统为：x
i
(k+1)＝(I+t
s
A
i
)x
i
(k)+t
s
B
i
u
i
(k)+t
s
C
i
v
i
‑1(k)其中，x
i
(k)为k时刻被控车辆i的状态向量，t
s
为被控车辆i的采样时间，u
i
为被控车辆i的控制输入量，v
i
‑1(k)为k时刻车辆i
‑
1的行驶速度，A
i

【专利技术属性】
技术研发人员：殷国栋，何章成，徐利伟，张宁，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
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