一种数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法及系统技术方案

本发明专利技术属于车辆队列控制技术领域，公开了一种数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法及系统。本发明专利技术针对传感器故障和DoS攻击的实际非线性车辆队列系统，建立了偏格式动态线性化模型即PFDL模型，将复杂的非线性的车辆队列系统采用动态线性化技术转换成等效的PFDL模型，针对车辆队列中的传感器故障采用径向基函数神经网络方法对传感器故障进行逼近，并在此基础上最终建立了弹性容错无模型自适应队列安全控制器，针对网络通道中很有可能存在的非周期DoS攻击问题，本发明专利技术提出了攻击补偿机制，解决了非周期性DoS攻击下的车辆队列跟踪控制问题。本发明专利技术实现了车辆队列系统中领导者车辆和跟随者车辆位置和速度同步跟踪的目标。和跟随者车辆位置和速度同步跟踪的目标。和跟随者车辆位置和速度同步跟踪的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法及系统


[0001]本专利技术属于车辆队列控制
，涉及一种数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法及系统，以解决遭受传感器故障和非周期性拒绝服务攻击影响的车辆队列的安全控制问题。

技术介绍

[0002]车辆队列控制作为一种协调车辆运行过程的智能交通方法，在提高车辆安全性和提高道路通行能力方面具有广阔的前景，受到了广泛的关注。而在车队运行过程中，可能会面临许多来自内部与外部的挑战，如通信网络带来的网络攻击风险问题，车辆物理与电子部件可能出现的故障、车辆复杂结构导致的模型复杂性与不确定性等诸多因素。这些问题极大地阻碍了社会进步和可持续发展的道路。智能交通系统作为交通控制领域的一个重要发展方向，正是为了解决这些问题而诞生的，其应用也日益迫切，它可以减少交通拥堵，提高交通效率。
[0003]然而，上述关于车辆控制的研究大多基于相对精确的系统模型。事实上，由于实际系统结构复杂，具有一定的时变特性和非线性，在实际系统中几乎不可能获得准确的模型。随着信息科学技术的发展，化工、机械、运输等实际过程也发生着天翻地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1. 建立车辆队列系统中领导者车辆和跟随者车辆的动力学方程；步骤2. 基于步骤1得到的动力学方程获得领导者车辆和跟随者车辆的离散系统方程；步骤3. 在得到的领导者车辆和跟随者车辆的离散系统方程中，引入辅助误差分析的变量PG参数，使用偏格式动态线性化模型，将车辆队列系统的输出重构；步骤4. 设计 PG参数估计器，用于估计偏格式动态线性化模型中的PG参数，同时引入观测器和控制器算法对车辆队列系统进行控制；步骤5. 运用径向基神经网络对传感器故障进行近似，近似故障函数将带有故障的输出重新表示，得到容错无模型自适应队列控制器；步骤6. 在步骤5的基础上考虑到网络通道中的非周期DoS攻击，提出一个攻击指标函数，用于表示是否发生攻击，并提出相应的攻击补偿机制；步骤7. 结合步骤5和步骤6，构建弹性容错无模型自适应队列安全控制器，从而实现车辆队列系统中领导者车辆和跟随者车辆位置和速度的同步追踪。2.根据权利要求1所述的数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法，其特征在于，所述步骤1中，车辆的动力学描述如下：领导者车辆的动力学方程为： (1)其中，、分别表示领导者车辆的位置、速度，为一个时变非线性函数；第i辆跟随者车辆的动力学方程如下：
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(2)其中，下标i表示第i辆跟随车辆，，n表示跟随车辆的数量；、、是第i辆跟随车辆的位置、速度和质量；为第i辆跟随车辆的控制输入，表示第i辆跟随车辆的牵引力/制动力；为第i辆跟随车辆的阻力，包括节气门、机械传动摩擦以及气动阻力；是一个关于的未知函数。3.根据权利要求2所述的数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法，其特征在于，所述步骤2中，跟随者车辆的离散系统方程描述为：
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(3)其中，为采样周期，、分别表示第辆车辆时刻的位置和速度，、、分别表示第辆车辆时刻的位置、速度和加速度；表示第辆车辆时刻的输入；表示关于的未知函数，表示关于的未知函数；领导者车辆的离散系统方程为： (4)其中，、分别表示领导者车辆时刻的位置和速度；、分别表示领导者车辆时刻的位置和速度。4.根据权利要求3所述的数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法，其特征在于，所述步骤3中，引入辅助误差分析的变量，设计一个输出调优因子；将车辆队列系统中跟随者车辆的输出重构为：；其中，表示第i辆跟随车辆k+1时刻的输出；将车辆队列系统中领导者车辆的输出重构为：；其中，表示领导者车辆在k时刻的输出；考虑到车辆实际物理结构的限制，领导者车辆输出的增量是有界的，；假设存在常数，使得，得到以下重新定义的车辆队列系统输出：
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(5)其中：(6)(7)(8)引入参数L作为控制输入的线性化长度系数，并定义如下公式：；；其中，表示k时刻到k
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L+1时刻牵引力/制动力构成的向量；表示k时刻到k
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L+1时刻牵引力/制动力的增量构成的向量；表示第i个车辆k时刻的输入增量，，表示第i个车辆k
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L+1时刻的输入增量，表示第辆车辆k
‑
L+1时刻的输入；假设非线性函数、是关于、、伪偏导数PG连续，且非线性函数满足广义李普希兹，即、，如果；
则，其中；对于非线性系统，当满足以上假设且，找到一个时变PG参数向量使得转换为以下的偏格式动态线性化模型：(9)其中，有界且；为中的第1到第L个元素；接下来基于微分中值定理，进一步得到： (10)其中：
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(11)令，则偏格式动态线性化模型改写为： (12)其中，表示第i个车辆k
‑
1时刻的输入增量；
且满足。5.根据权利要求4所述的数据驱动车辆队列容错跟踪控制追踪方法，其特征在于，所述步骤4中，设计PG参数估计器对PG参数进行估计，第i辆车辆估计器算法如下：(13)其中，、分别表示第i个车辆k时刻和k
‑
1时刻PG参数的估计值；表示步长系数，表示权重系数；加入观测器观测输出数据，观测器算法如...

【专利技术属性】
技术研发人员：车伟伟，朱琳，岳柏帆，金小峥，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：