一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性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通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法及系统，建立基于一辆领航车和N辆跟随车的自主车辆队列的闭环控制系统数学模型；根据闭环控制系统数学模型建立车辆队列闭环控制系统及其特征方程，将车辆队列闭环控制系统分解为3N个一阶子系统，基于映射关系的数值扫频算法，求解各子系统的穿越频率与临界时滞，并计算穿越频率在临界时滞处的根趋势，判断纯虚根在复平面虚轴处的渐近行为，可获取各子系统的时滞稳定区间；通过对各子系统时滞稳定，本发明专利技术能够以较小的运算量得到了任意通信拓扑下大规模自主车辆队列闭环系统的时滞稳定边界；在所计算的时滞稳定区间内，能够保证大规模自主车辆队列系统能够稳定行驶。驶。驶。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法及系统


[0001]本专利技术属于自主车辆队列控制领域，具体涉及一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展，机动车保有量呈持续增长态势，交通安全、道路拥堵、空气污染等社会问题日益突出。为了解决上述问题，自主车辆队列成为了智能交通领域的研究热点。自主车辆队列，是指通过智能交通系统和自动驾驶技术，利用车间通信，旨使得车辆按照一定规则和策略有序行驶，从而提升道路容量，增强行车安全，以及降低燃油消耗。
[0003]然而，在实际自主车辆队列行驶过程中，由于网络通讯环境和通信带宽的限制，通信时滞普遍存在，严重影响系统的暂态性能和稳态性能。同时，在自主车辆队列中，由于车辆数目较多，车辆间的信息交互结构较复杂，通信时滞的存在将会进一步降低车辆队列行驶稳定性，使得自主车辆队列的趋同控制变得更加困难，影响交通安全。因此，研究通信时滞影响下自主车辆队列系统的稳定性控制问题具有重要意义。
[0004]目前国内外对通信时滞影响下的自主车辆队列控制进行了大量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，建立基于一辆领航车和N辆跟随车的自主车辆队列的闭环控制系统数学模型；S2，根据闭环控制系统数学模型建立车辆队列闭环控制系统及其特征方程，将车辆队列闭环控制系统分解为3N个一阶子系统；S3，根据闭环控制系统的特征方程，基于映射关系的数值扫频算法，求解各子系统的穿越频率与临界时滞，并计算穿越频率在临界时滞处的根趋势，判断纯虚根在复平面虚轴处的渐近行为，可获取各子系统的时滞稳定区间；通过对各子系统时滞稳定区间取交集，得到车辆队列闭环控制系统的时滞稳定区间与精确时滞稳定边界。2.根据权利要求1所述的一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法，其特征在于，闭环控制系统数学模型包括车辆的纵向动力学模型、通信拓扑、控制器和车间距策略；车辆的动力学模型用于描述车辆在平坦的道路上纵向行驶的线性动力学模型；通信拓扑用于描述车辆之间的信息交互关系；车间距策略用于描述自主车辆队列期望的几何构型；控制器通过所述通信拓扑，利用其他车辆的状态信息进行状态反馈，从而实现自主车辆队列以期望的几何构型稳定行驶。3.根据权利要求2所述的一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法，其特征在于，车辆的纵向动力学模型如下：其中，t为时间，N为跟随车数量，p
i
(t)，v
i
(t)与a
i
(t)为第i辆跟随车的位置状态，速度状态与加速度状态，u
i
(t)为第i辆跟随车的控制输入，T为车辆的纵向动力学惯性常数。4.根据权利要求2所述的一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法，其特征在于，采用的车间距策略为固定间距策略，自主车辆队列控制目标为：其中，||
·
||表示取二范数，d为相邻两辆车的期望间距，p0(t)，v0(t)与a0(t)为领航车的位置，速度与加速度。5.根据权利要求2所述的一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法，其特征在于，考虑一个包含1辆领航车和N辆跟随车的自主车辆队列，将每辆车视作节点，设有向图G＝{V,E}来表示车辆间的通信拓扑结构，υ
i
为第i辆跟随车，V＝{υ1,υ2,
…
,υ
N
}为节点的集合(所有跟随车的集合)，E＝{(υ
i
,υ
j
)∈V
×
V:υ
i
←
υ
j
}代表两辆跟随车之间的信息传递。6.根据权利要求2所述的一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳定性控制方法，其特征在于，含通信时滞的分布式控制器：
其中，K＝[k
p
,k
v
,k
a
]为控制器增益向量，a
ij
为邻接矩阵的元素，描述自主车辆队列的信息流拓扑结构，k
p
、k
v
与k
a
分别为车辆分布式控制器的位置、速度、加速度控制器增益，τ表示通信时滞。7.根据权利要求6所述的一种考虑通信时滞的自主车辆队列稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逊逊，张琳虎，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：