一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法，包括以下步骤：建立简化的车辆队列控制模型；在考虑控制器增益变化的情况下，获取每辆跟随车的实际控制输入；加入自适应反馈控制器；为计算跟踪误差，考虑车间通信数据丢包的情况下，优化所述自适应反馈控制器；变换车辆列队控制模型，实现对车辆列队的控制。本发明专利技术提出了一种既可以保证内稳定性又可以保证L2队列稳定性的车辆队列分布式自适应反馈控制器，其中每辆跟随车的反馈增益和参数自适应律都根据其自身的跟踪误差动态确定。如此即可避免中提到的丢包矩阵，计算的复杂度显著降低。杂度显著降低。杂度显著降低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法


[0001]本专利技术涉及协作控制方法的
，具体而言，尤其涉及一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法。

技术介绍

[0002]许多城市道路和高速公路目前都面临着诸如交通拥堵、燃油消耗量大、所产生的空气污染严重和交通事故频发等严峻的问题[1
‑
2]，而网联车辆协作控制技术，可将进入道路的车辆实现自动列队行驶，以此提高道路能行效率。一方面，车辆之间可以保持很小的车距行驶，从而减少空气阻力、实现节能减排；另一方面，无人驾驶技术能够有效提高道路交通安全。利用车载无线通信技术[3
‑
4]，车辆间可以共享位置、速度以及加速度信息，用于保证车辆队列系统的内稳定性和队列稳定性。当前，前车
‑
领航者跟随式(LPF)是车辆列队控制中，普遍采用的一种通信拓扑结构[5]，在这种拓扑结构下，所有跟随车辆都能可以获取到领航者的状态信息。车载自组网(VANET)的带宽有限并且通过其通信的车辆节点数量众多[6]，因此，车辆列队控制系统常常面临着诸多通信限制问题，如通信时延[7]，数据丢包[8
‑
9]，量化影响[10]，和介质访问约束[11
‑
12]等。
[0003]现有的研究[7
‑
12]，[14
‑
16]通常假设车辆列队控制器计算的控制律，在车辆的执行机构端是精确执行的。然而这一假设在实际应用中并不成立，其主要原因如下[17]：(i).控制命令的字长有限；(ii).在执行前需要对参数进行微调；以及(iii)执行器的老化和故障，其会导致控制器增益的变化和摄支。在车辆控制器增益的摄动以及通信限制影响，会降低车辆队列的控制的性能。所以，有必要设计一种能够同时克服通信限制以及控制器增益摄动影响的车辆列队控制方法。为此，本文基于通信拓扑结构为前车
‑
领航者跟随式(LPF)，采用恒定距离(CS)的车间距策略，考虑丢包影响和未知变增益控制器摄动的异质车辆列队控制问题。引入了自适应控制器来实现对未知的控制器增益摄动进行估计与补偿，通过对建立的不确定性的自适应切换控制系统进行稳定性分析，给出了车辆的自适应反馈控制器的设计方法。
[0004]参考文献：
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[0014][10]G，Guo，W，etal.Hierarchicalplatooncontrolwithheterogeneousinformationfeedback[J].Ie本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立简化的车辆队列控制模型；步骤2：在考虑控制器增益变化的情况下，获取每辆跟随车的实际控制输入；步骤3：加入自适应反馈控制器；所述步骤3中，加入的自适应反馈控制器还包括以下步骤：步骤31：设置步长γ
iσ
设定初始值，使得矩阵在在P
iσ
＞0存在下，不等式存在可行解；步骤32：根据一定的步长γ
iσ
增加Δγ
iσ
；步骤33：如果矩阵在在P
iσ
＞0存在下是可行的，则返回步骤32；否则，转到步骤34，设置γ
iσ
＝γ
iσ
‑
Δγ
iσ
；步骤34：对于获得的最大γ
iσ
，选择一个初始μ
i
使得矩阵在在P
iσ
＞0存在下可行的；步骤35：根据一定的步长Δμ
i
减小μ
i
；步骤36：检验不等式(26)
‑
(28)的可行性；如果可行，返回步骤35；否则转至步骤37并设置μ
i
＝μ
i
+Δμ
i
；步骤37：对于获得的最大γ
iσ
和最小μ
i
，获得的矩阵P
iσ
确定自适应反馈(10)；步骤4：为计算跟踪误差，考虑车间通信数据丢包的情况下，优化所述自适应反馈控制器；步骤5：变换车辆列队控制模型，实现对车辆列队的控制。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法，其特征在于，所述步骤1中，为了简化车辆列队控制模型，给出如下假设：1)轮胎纵向滑移可以忽略不计，可用一阶惯性环节描述车辆动力系统的动态特性；2)车辆本身满足刚性结构，并且是对称的；3)车辆的俯仰和偏航运动的影响可以忽略不计；4)驱动和制动扭矩是可控的。3.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法，其特征在于，所述简化的非线性动力学模型为：其中，m
i
表示车辆的质量，C
Ai
表示组合空气动力阻力系数，g表示重力加速度，f
i
表示滚动阻力系数，T
i
表示实际驱动/制动扭矩，表示控制输入，即所需的驱动/制动扭矩，表示车辆动力学的惯性延迟，R
i
表示轮胎半径，表示传动系统的机械效率；把加速度a
i
(t)对时间求导，采用逆向模型推导所需的驱动/制动扭矩：其中，u
i
表示辅助控制输入；将式(2)代入式(1)，非线性车辆模型可以重新写成以下三阶非线性车辆动态模型，并将其用于控制器的分析与设计。
由于每辆车的可能不同，因此考虑了车辆的异质动态响应；为了使跟随车与领航车保持恒定间距与期望速度，定义车辆跟踪误差，即间距误差δ
i
(t)、速度误差以及加速度误差分别为：其中，d＞0表示两辆连续跟随车之间的期望距离，并且采用横间距的策略；将(4)中定义的跟踪误差对时间求导，可得：令和分别表示跟踪误差矢量和输出矢量；根据式(5)，跟踪误差系统的表达式为：量；根据式(5)，跟踪误差系统的表达式为：C＝[0 1 0]并且是扰动项。4.根据权利要求1所述的一种基于自适应反馈技术的网联车辆协作控制方法，其特征在于，所述步骤2中，在考虑控制器增益变化的情况下，获取每辆跟随车的实际控制输入；每辆跟随车的实际控制输入为：其中，是关于反馈控制器的控制器增益K
i
的未知增益摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：文世喜，郭戈，何怡文，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：