【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能交通，具体为一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法。
技术介绍
1、随着网联车技术在智能驾驶领域的不断应用，使得车辆能够通过车-车通信(v2v)实现各车辆的状态信息交互。相较于单一独立车辆的自动控制，通过车联网组成的汽车编队在缓解交通拥堵，降低交通事故，提高燃油经济性等方面产生了较为重要的作用，受到了智能交通领域的广泛关注。
2、在车辆受到交通流下游交通波冲击扰动的情况下，汽车队列的跟驰控制也会产生相应的波动，这样的有害情况不仅会影响队列内部各节点车辆的行驶稳定性，同样会对其他车辆的行驶安全造成严重的威胁，影响整个交通流的流畅性和通行效率。
3、常规的汽车队列，其进行内部控制主要从队列自身的行驶稳定性、安全性和通行效率出发来实施控制器的设计，并未考虑通过汽车队列自身在控制器作用下对所处的外部交通环境进行相应的改善。
4、针对现有技术的不足，提出了本专利技术所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，具备对交通波进行吸收抑制，以达到保证车辆安全跟驰行驶、提升交通流的流畅性和通行效率的目的等优点，解决了上述技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，包括以下步骤：
5、s1、对长度为n的队列系统整
6、s2、根据队列中各节点车辆物理参数以及外部交通波信号参数，选取控制增益取值，使队列系统整体等效为一个关于各节点车辆误差状态的弹簧质量振动系统，完成对交通波的抑制。
7、作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤s1包括以下步骤：
8、s1.1、根据具体交通状况、各节点车辆的物理属性和队列规模，采用固定间距的几何策略；
9、s1.2、根据固定间距的几何策略，将满足所选几何策略的节点车辆状态设置为0误差位置。
10、作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤s1.1中的固定间距几何策略使用表示节点车辆α和相邻车辆α+1之间的期望跟驰间距，的计算公式如下：
11、
12、其中，aα表示节点车辆α的安全范围的一半，aα+1表示相邻车辆α+1安全范围的一半，所述步骤s1.1中的固定间距几何策略使用xα表示节点车辆α相对于坐标原点的绝对位移，表示车辆α在队列处于稳定状态时，车辆α相对于坐标原点的位置，即期望位移，第n辆节点车辆的期望位移为计算公式如下：
13、
14、其中，表示期望位移，表示队列之后的第一辆跟随外部车辆不包含与队列系统的期望位置，表示队列之后的第一辆跟随外部车辆与第n辆节点车辆的间距。
15、作为本专利技术的优选技术方案，对于队列中的第α辆节点车辆，其误差表达式如下：
16、
17、
18、
19、其中，pα、分别表示节点车辆α振动过程中的位移误差、速度误差和加速度误差，表示期望速度，表示期望加速度，xα表示车辆α相对于坐标原点的绝对位移，表示车辆α的绝对速度，表示车辆α的绝对速度。
20、作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤s2包括以下步骤：
21、s2.1、设定队列系统各分布式控制器采用相同形式的跟驰控制策略；
22、s2.2、将各节点车辆控制信号结合其动力学模型，建立关于汽车队列整体的闭环动力学方程，并将动力学方程转换为等效的弹簧质量模型；
23、s2.3、对系统的同步振动进行解算；
24、s2.4、对衰减系数的分析，设置衰减系数。
25、作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤s2.1中的节点车辆的控制信号表达式如下：
26、
27、其中，mα表示节点车辆α的质量，a(α，ε)表示与节点车辆α具有通信的车辆ε，pα和pε分别表示车辆α和车辆ε的位移误差，kp(α，ε)和kv(α，ε)分别为作用在车辆对于(α，ε)上的位移控制增益和速度控制增益，和分别表示节点车辆是否受到来自车辆vf和vr，f(vf)和分别表示车辆vf对位移和速度的干扰，f(vr)和分别表示车辆vr对位移和速度的干扰，a(α，ε)满足以下表达式：
28、
29、和满足如下表达式：
30、
31、
32、上述表达式中表示ε和α部位同一辆车，并一点内部n辆车的数据进行求和。
33、作为本专利技术的优选技术方案，所述弹簧质量模型表达式如下：
34、
35、其中，{p(t)}、和分别为队列中所有车辆的位移、速度、加速度合向量f(·)表示队列中各车辆所受外力的合向量，[m]、[kv]、[kp]分别为惯性矩阵、速度控制增益矩阵以及位移控制增益矩阵，[kv]和[kp]具体表达式如下：
36、
37、
38、其中，⊙表示hadamard乘积算子，表示对矩阵的转置，in表示n阶单位矩阵，表示对矩阵的转置，表示邻接矩阵用于描述队列内部各节点车辆之间的通信网络拓扑结构，具体表达式如下：
39、
40、其中，a(α，ε)表示与车辆α具有通信的车辆ε，和表示干扰矩阵，躯体表达式如下：
41、
42、
43、其中，表示节点车辆1受到来自车辆vf的关于车辆速度和位移的干扰，分别表示节点车辆1受到的来自车辆vr的关于车辆速度和位移的干扰，速度控制增益矩阵与惯性矩阵和位移控制增益矩阵成比例关系，则有如下关系式：
44、[kv]＝ρ[m]+σ[kp]
45、其中，ρ和σ均为比例系数；
46、通过解耦运算对系统动力学方程进行解算，解算完成后的系统力学方程：
47、
48、其中，和分别为解耦后的惯性矩阵，速度控制增益矩阵以及位移控制增益矩阵，完成将原系统整体转化为n个互相独立的单自由度有阻尼受迫振动系统。
49、作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤s2.3中具体系统同步振动解的表达式如下：
50、
51、其中，φα为车辆α振动幅值，表示初相位，ωα表示振动频率，j表示虚数，e表示自然对数，pα表示节点车辆α振动过程中的位移误差，t表示初始时间。
52、作为本专利技术的优选技术方案，所述解耦运算中速度控制增益矩阵解耦表达式，以及位移控制增益矩阵和惯性矩阵解耦表达式如下：
53、
54、
55、
56、其中，[u]表示模态矩阵，[u]t表示对矩阵[u]的转置矩阵，diag(*)n×n表示对角矩阵，和分别表示矩阵和的第α个对角元素，即解耦后的质量、位移控制增益以及速度控制增益。
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【技术保护点】
1.一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤S1.1中的固定间距几何策略使用表示节点车辆α和相邻车辆α+1之间的期望跟驰间距，的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：对于队列中的第α辆节点车辆，其误差表达式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤S2.1中的节点车辆的控制信号表达式如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述弹簧质量模型表达式如下：
8.根据权利要求5所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤S2.3中具体系统同
9.根据权利要求7所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述解耦运算中速度控制增益矩阵解耦表达式，以及位移控制增益矩阵和惯性矩阵解耦表达式如下：
10.根据权利要求8所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：对所述N个互相独立的单自由度有阻尼受迫振动系统的基础上将外力表示为与同态解相同的形式，具体表达式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤s1.1中的固定间距几何策略使用表示节点车辆α和相邻车辆α+1之间的期望跟驰间距，的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：对于队列中的第α辆节点车辆，其误差表达式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于汽车队列的交通波抑制控...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀建，冯楚琦，肖海承，张生斌，郭兴瑞，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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