[发明专利]一种异质车联网条件下自主车队运行的容错控制方法

权利要求书

1.一种异质车联网条件下自主车队运行的容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在开放边界的单车道，同时禁止超车的情况下，考虑驾驶员的滞后反应时间随时间变化的特性，通过利用头车的运动轨迹和跟驰车辆的运动特性，提出符合道路情况的耦合映射跟驰模型；

S2、对步骤S1所提出的耦合映射跟驰模型的稳定性问题进行分析，即利用李雅普诺夫函数理论，推导车队行驶满足所述耦合映射跟驰模型稳定性的充分条件；

S3、考虑异质车联网环境下同时存在人工驾驶车辆和自动驾驶车辆，将人工驾驶车辆抽象为自动驾驶车辆传感器失效的情况，引入开关矩阵，设计状态反馈速度控制器，即反馈容错控制器。

2.根据权利要求1所述的异质车联网条件下自主车队运行的容错控制方法，其特征在于，步骤S1中具体包括下述步骤：

S11、假设头车以恒定速度v₀＞0向前运行，头车的运行轨迹用下式表示：

x₀(n+1)＝x₀(n)+v₀T (1)

其中，x₀(n)＞0是头车在t＝nT时刻的位置，T＞0是采样的时间；

S12、假设头车速度不受跟驰车辆的影响，同时考虑到实际行车过程中驾驶员受时变滞后反应时间的影响，跟驰车辆的运动特性即耦合映射跟驰模型为如下非线性动态等式：

其中，y_i(n)＞0表示在t＝nT时刻车辆i-1和车辆i的车间距，v_i(n)＞0表示车辆i在t＝nT时刻的瞬时速度，N是跟随车辆的数量，α_i＞0是车辆i驾驶员的灵敏度，V^op(y_i(n))是车辆i的最优速度函数，并且函数仅与车辆i-1和车辆i的车间距y_i(n)有关；u_i(n)表示所设计的控制输入；τ(n)是随时间变化的滞后函数，且满足：

τ₁≤τ(n)≤τ₂ (3)

其中，τ₁,τ₂是非负的正整数，分别代表滞后时间函数的上界和下界，并且假设τ₁≠τ₂，即τ₁₂＝τ₂-τ₁≠0，对于y_i(n)，给定初始条件为k＝-τ₂,-τ₂+1...1,0；

S13、采用分段线性最优速度函数：

这里H_sat表示饱和函数，具体描述为：

其中，v^max＞0是车辆的最大行驶速度，η＞0是车辆的安全间距，是调节参数，所述分段线性最优速度函数，存在标量γ＞0，满足如下不等式：

(V^op(y_i(n)))^TV^op(y_i(n))≤γ²(y_i(n))^Ty_i(n) (6)

为防止车辆在运行中发生碰撞或者出现倒车现象，假设当车辆车间距y_i(n)小于安全距离时，车辆i采用全刹车行为，即如果则令x_i(n+1)＝x_i(n)，并且v_i(n+1)＝0；

S14、考虑头车以恒定速度v₀匀速运动，则耦合映射跟驰模型式(2)的稳定状态为：

其中，v^*表示稳定状态下的车辆速度，y^*表示稳定状态下的车辆间距，[v^*,y^*]^T表示稳定状态的车辆速度和车辆间距组成的矩阵的转置矩阵；

S15、通过式(2)和式(7)得到如下误差动态方程：

其中，误差变量

设则式(8)改写为如下误差动态系统：

其中，A＝diag{α₁,α₂,…,α_n}，