一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法技术

本发明专利技术属于无人驾驶技术领域，涉及一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法，包括：步骤一，基于正多智能体系统，采集编队行驶的无人驾驶车辆的行驶状态信息，建立无人驾驶车辆编队系统的状态空间模型；步骤二，预设并基于事件触发机制，通过线性规划结合Lyapunov函数方法，构建编队系统中的无人驾驶车辆的观测器和控制器的双触发协议模型，最后建立完成无人驾驶车辆编队行驶的闭环增广系统。本发明专利技术利用正多智能体系统对无人驾驶车辆编队系统建模，通过线性规划结合Lyapunov函数方法设计双触发观测协议，提高了系统计算效率，并能够及时地观测出无人驾驶车辆的状态，并进行有效的控制，以避免无人驾驶车辆编队行驶异常。以避免无人驾驶车辆编队行驶异常。以避免无人驾驶车辆编队行驶异常。

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法


[0001]本专利技术属于无人驾驶
，涉及一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法。

技术介绍

[0002]随着互联网技术、人工智能、大数据的快速发展，智能化已经成为一种趋势和潮流，是汽车产业发展的必然趋势。无人驾驶车辆编队行驶为当代交通发展提供完美的人性化运营管理方案，不仅可以减少运输企业对于司机的需求，还可以降低车队驾驶员劳动强度、车辆油耗、安全事故、运输成本，极大提升车队的盈利空间，此技术具备较高的社会经济价值。其中，无人驾驶车辆编队是一个值得研究的重点难题，这对降低油耗、提升车队运行效率、减少交通拥堵等方面有重要作用。然而对于道路上的编队任务仍然存在着诸多问题：首先，道路上动态车辆运动状态复杂，车辆编队协同难度大；其次，车辆感知受限，编队系统稳定性差；第三，固定的编队模式使系统灵活度不够，对周围车辆影响较大。
[0003]现有的基于传统控制的编队方法需要进行复杂的控制器设计，系统级的控制方式对单个车辆的稳定性要求高，面对复杂多变的道路场景，固定的控制模式也会损失系统灵活性和对环境变化的适应性。还有，由于车辆编队协同难度大、行驶中状态观测不准确等，无人驾驶车辆编队控制系统易发生故障且极易使系统失控，从而影响无人驾驶车辆的行驶安全。因此，为了保障无人驾驶车辆行驶的安全，对车辆行驶控制系统进行及时、准确的观测和控制具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法，基于正多智能体系统建模、观测器协议和控制器协议，可以有效的检测出车辆异常并进行及时的控制，以避免无人驾驶车辆编队行驶异常，其具体技术方案如下：
[0005]一种无人驾驶车辆编队的双触发协议方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，基于正多智能体系统，采集编队行驶的无人驾驶车辆的行驶状态信息，建立无人驾驶车辆编队系统的状态空间模型；
[0007]步骤二，预设并基于事件触发机制，通过线性规划结合Lyapunov函数方法，构建编队系统中的无人驾驶车辆的观测器和控制器的双触发协议模型，最后建立完成无人驾驶车辆编队行驶的闭环增广系统。
[0008]进一步的，所述步骤一，具体为：根据无人驾驶车辆的行驶速度是非负的，将无人驾驶车辆编队系统建模为正多智能体系统，然后以无人驾驶车辆的行驶速度的行驶状态作为正多智能体系统状态，无人驾驶车辆的控制器产生的信号作为控制输入，无人驾驶车辆的传感器输出作为系统输出，建立无人驾驶车辆编队系统的状态空间模型：
[0009][0010]y
i
(t)＝Cx
i
(t)；
[0011]其中，为t时刻编队行驶中各无人驾驶车辆的运行状态，x
i
(t)表示t时刻编队行驶中第i辆无人驾驶车辆的运行状态，u
i
(t)为t时刻编队行驶中第i辆无人驾驶车辆的控制协议即控制器产生的信号，y
i
(t)∈R
q
表示t时刻传感器采集的第i辆无人驾驶车辆的运行状态，i∈1,2,
…
,N，N∈N
+
表示无人驾驶车辆行驶编队系统中无人车辆的数量；A∈R
n
×
n
,B∈R
n
×
r
,C∈R
q
×
n
是系统矩阵，R
n
,N
+
,R
n
×
n
,R
n
×
r
,R
q
×
n
分别表示n维向量、正整数、n
×
n维、n
×
r维、q
×
n维矩阵。
[0012]进一步的，所述事件触发机制是指编队行驶的无人驾驶车辆间在信息交互过程中的自适应事件触发条件，表达式如下：
[0013][0014][0015]其中，σi(t)表示观测器误差，ζ
i
(t)表示控制器误差，表示观测器的状态采样信号，表示在事件触发点的观测器的状态采样信号，表示控制器的状态采样信号，表示在事件触发点时的控制器的状态采样信号，β(t)和θ(t)表示随时间变化的常数；
[0016]当时，事件触发条件不成立；因此，根据事件触发条件，可得：
[0017][0018][0019]其中，是事件触发中观测器误差的最大值，是事件触发中控制器误差的最大值。
[0020]进一步的，所述的构建编队系统的无人驾驶车辆的观测器和控制器的双触发协议模型，具体为：
[0021]构造所述双触发协议模型，表达式如下：
[0022][0023][0024][0025][0026]其中，u
i
(t)为控制器协议，表示在事件触发点时的控制器的状态采样信号，为观测器输出，a
ij
表示智能体即无人驾驶车辆i和j之间的通信情况，e
i
(t)表示系统误差，表示无人驾驶车辆的观测器输入状态，为无人驾驶车辆的观测器输出状态；L和K分别为观测器增益矩阵和控制器反馈矩阵；表示无领导者的情况，N
i
表示无人驾驶车辆i的近邻车辆；F为编队系统的增益矩阵，具体表达式为：
[0027][0028]其中，1
n
表示元素全为1的n维向量,1
r
表示元素全为1的r维向量，1
ni
表示第i个元素为1其余元素为0的n维向量，向量
[0029]进一步的，所述建立完成无人驾驶车辆编队行驶的闭环增广系统，具体表达式如下：
[0030][0031]其中，其中，为增广状态向量，x
i
(t)表示t时刻编队行驶中第i辆无人驾驶车辆的运行状态，e
i
(t)表示第i辆无人驾驶车辆的系统运行误差，为x
i
(t)的转置，为e
i
(t)的转置；
[0032]则闭环状态系统和闭环误差系统的动态分别表示为：
[0033][0034][0035]计算得到以下系统矩阵：
[0036][0037]其中，为闭环增广系统的系统矩阵，为拉普拉斯矩阵。
[0038]进一步的，所述通过线性规划结合Lyapunov函数方法，具体为：
[0039]设计常数0＜λ＜1，ε＞0向量使以下各条件不等式成立：
[0040]条件1：
[0041]条件2：
[0042]条件3：
[0043]条件4：
[0044]条件5：
[0045]条件6：
[0046]条件7：
[0047]其中，条件1至条件3用于限定矩阵大于等于零，条件4和条件5用于限定Lyapunov函数小于零，条件6和条件7用于使得条件转化为一次形式；
[0048]再根据所设的事件触发条件、所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，基于正多智能体系统，采集编队行驶的无人驾驶车辆的行驶状态信息，建立无人驾驶车辆编队系统的状态空间模型；步骤二，预设并基于事件触发机制，通过线性规划结合Lyapunov函数方法，构建编队系统中的无人驾驶车辆的观测器和控制器的双触发协议模型，最后建立完成无人驾驶车辆编队行驶的闭环增广系统。2.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法，其特征在于，所述步骤一，具体为：根据无人驾驶车辆的行驶速度是非负的，将无人驾驶车辆编队系统建模为正多智能体系统，然后以无人驾驶车辆的行驶速度的行驶状态作为正多智能体系统状态，无人驾驶车辆的控制器产生的信号作为控制输入，无人驾驶车辆的传感器输出作为系统输出，建立无人驾驶车辆编队系统的状态空间模型：y
i
(t)＝Cx
i
(t)；其中，为t时刻编队行驶中各无人驾驶车辆的运行状态，x
i
(t)表示t时刻编队行驶中第i辆无人驾驶车辆的运行状态，u
i
(t)为t时刻编队行驶中第i辆无人驾驶车辆的控制协议即控制器产生的信号，y
i
(t)∈R
q
表示t时刻传感器采集的第i辆无人驾驶车辆的运行状态，i∈1,2,
…
,N，N∈N
+
表示无人驾驶车辆行驶编队系统中无人车辆的数量；A∈R
n
×
n
,B∈R
n
×
r
,C∈R
q
×
n
是系统矩阵，R
n
,N
+
,R
n
×
n
,R
n
×
r
,R
q
×
n
分别表示n维向量、正整数、n
×
n维、n
×
r维、q
×
n维矩阵。3.如权利要求2所述的一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法，其特征在于，所述事件触发机制是指编队行驶的无人驾驶车辆间在信息交互过程中的自适应事件触发条件，表达式如下：表达式如下：其中，σ
i
(t)表示观测器误差，ζ
i
(t)表示控制器误差，表示观测器的状态采样信号，表示在事件触发点的观测器的状态采样信号，表示控制器的状态采样信号，表示在事件触发点时的控制器的状态采样信号，β(t)和θ(t)表示随时间变化的常数；当时，事件触发条件不成立；因此，根据事件触发条件，可得：可得：
其中，是事件触发中观测器误差的最大值，是事件触发中控制器误差的最大值。4.如权利要求3所述的一种无人驾驶车辆编队的双触发协议控制方法，其特征在于，所述的构建编队系统的无人驾驶车辆的观测器和控制器的双触发协议模型，具体为：构造所述双触发协议模型，表达式如下：表达式如下：表达式如下：表达式如下：其中，u
i
(t)为控制器协议，表示在事件触发点时的控制器的状态采样信号，为观测器输出，a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊锋，董力硕，黄梦醒，林志阳，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：