[发明专利]一种有效抑制发动机输出过载的自主车辆队列控制方法

权利要求书

1.一种有效抑制发动机输出过载的自主车辆队列控制方法，其特征在于，该方法首先进行车辆运动的动力学分析，建立车辆非线性动力学模型；然后，通过V2V(vehicle-to-vehicle)方式进行车辆之间的信息传递，所述信息是位置、速度和加速度，每辆车仅与其前后车辆进行信息交互，进而通过级联的方式构建车辆队列系统；其次，设计饱和函数对发动机的输出进行限定，并生成新的过载误差信号，进而设计过载误差信号反馈控制律，抑制发动机输出过载带来的误差累积；最后利用设计的过载误差信号反馈控制律与自适应控制技术实现了自主车辆队列的控制，该方法可以有效抑制发动机输出过载问题；

具体按下列步骤实施：

Step1：建立车辆非线性动力学模型；

其中，代表第i辆车在t时刻位置的微分；v_i(t)代表第i辆车在t时刻的速度；代表第i辆车在t时刻速度的微分；u(t)代表第i辆车在t时刻的控制输入；v_i代表第i辆车的速度；W代表车轮的法向载荷，k为滚动阻力系数，C_D为空气阻力系数，A表示迎风面积，ρ表示空气密度，G为车辆的重力，α表示坡道与水平面的夹角；

Step2：生成控制目标信号e_i＝r_i-r_i-1-d；

其中，e_i表示相邻两车实际间距与期望间距的误差；r_i表示第i辆车的位置信息；d为当前车辆与其前车的期望间距；

Step3：构建中间滑模信号并通过前后通信的方式将独立的车辆连接起来，车辆之间通过V2V的方式进行信息传递，所述信息是位置、速度和加速度，即第一辆车获取第二辆车的信息，第i辆车获取第(i-1)和(i+1)辆车的信息；

其中，s_i表示对当前车辆间距误差e_i构造的滑模面；λ_i为待设计的滤波常数；S_i表示当前车辆滑模面s_i与其前车滑模面s_i+1构造的耦合滑模面；β_i表示当前车辆滑模面与其前车滑模面的耦合关系系数，为保证车辆队列稳定性，|β_i|1；

Step4：考虑发动机过载现象带来的过载误差，构建过载误差信号；定义过载误差信号δ_i＝S_i-φ_i，φ_i由设计过载误差信号反馈控制律获取；

其中，φ_i(t)表示由于执行器饱和带来的饱和误差补偿项；χ_i表示待设计的饱和误差反馈系数；表示饱和误差补偿项的微分，用来更新φ_i(t)；u_i0(t)为车辆所能达到的最大或最小控制输入；u_i(t)为车辆控制所需的输入；

设计过载误差信号反馈控制律，抑制发动机输出过载带来的误差累积；

所述过载误差信号反馈控制律具体表征为，当发动机输出过载时，即(u_i0(t)-u_i(t))≠0时，目标信号e_i＝r_i-r_i-1-d放大，耦合滑模面S_i变大，车辆将无法到达期望的控制目标，通过引入饱和误差补偿项φ_i(t)，过载误差信号δ_i可保持不变，通过载误差信号δ_i设计控制器避免执行器饱和；

Step5：将过载误差信号反馈控制律与自适应控制结合，得到抑制发动机输出过载的自主车辆队列控制方式；

所述的抑制发动机输出过载带来的误差累积的具体过程为，当发动机输出过载时，由于不能达到期望的控制效果，目标误差随之增大，过载误差信号反馈控制律保证过载误差信号不会随着目标误差的增加而瞬间增加。