[发明专利]非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法

权利要求书

1.一种非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建领航者-前车跟随式车辆队列，所述车辆队列中沿车辆行驶方向，排头车辆为领航车，其他车辆为跟随车；

2)在Frenet坐标系下建立车辆的运动学模型，基于该运动学模型推导得到领航者-前车跟随式车辆队列的跟驰间距误差模型；

3)基于步骤2)中的跟驰间距误差模型设计上层间距保持控制器，根据前车、领航车的位姿、车速推算出本车的期望速度；

4)考虑未知扰动，建立车辆纵向非线性动力学模型；

5)基于李雅普诺夫稳定性，设计自适应律在线估计未知扰动，并根据步骤4)中的车辆纵向非线性动力学模型，构建下层速度跟踪控制器，根据步骤3)中的期望速度和反馈的实际速度，计算得到车辆的驱制动力矩。

2.根据权利要求1所述的非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，步骤1)中，所述领航者-前车跟随式车辆队列表示队列中跟随车辆通过LET-V2X通讯方式获取前车和领航车的位移、车速。

3.根据权利要求1所述的非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，车辆的运动学模型为：其中，(x_i(t),y_i(t))表示队列中第i辆车后轴中心点的位置，θ_i(t)表示第i辆车航向，v_i(t)表示第i辆车的实际纵向速度，δ_i(t)表示车辆前轮转向角，L表示车辆轴距。

4.根据权利要求1或3所述的非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，步骤2)中，跟驰间距误差模型的表达式如下：

其中，e_i+1(t)表示第i+1辆车的联合跟驰间距误差，表示第i+1辆车与领航车的跟驰间距误差，表示第i+1辆车与第i辆车的跟驰间距误差，l表示期望跟驰间距，s_i(t)表示第i辆车沿行驶路径的纵向位移，d_i(t)表示第i辆车沿行驶路径的横向位移，表示第i辆车偏离期望路径的角度，c_i(t)表示期望路径上距离第i辆车后轴中心点最近的近邻点对应的曲率，σ_i+1(t)表示跟随领航者与跟随前车的权重函数；a＞0，l_s表示最小安全间距；L表示车辆轴距；δ_i(t)表示车辆前轮转向角；v_i(t)表示第i辆车的实际纵向速度。

5.根据权利要求4所述的非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，步骤3)中，期望速度的计算公式为：

其中，v_d,i+1(t)为当前跟随车的期望速度，为当前跟随车相对于领航车的期望速度，为当前跟随车相对于前一跟随车的期望速度；

6.根据权利要求5所述的非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，步骤4)中，车辆纵向非线性动力学模型为：

其中，η_i是传动系的机械效率；T_i(t)表示实际驱动/制动力矩；m_i表示车辆的质量；R_i为车轮半径；为扰动上界，是常数。

7.根据权利要求6所述的非线性车辆队列协同自适应抗扰纵向控制方法，其特征在于，车辆的驱制动力矩T_i(t)的计算公式如下：

其中，ξ＞0；