[发明专利]考虑不匹配速度扰动的车辆队列稳定性控制方法和系统

权利要求书

1.一种考虑不匹配速度扰动的车辆队列稳定性控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：采用双向通信结构建立车辆编队，前后车辆利用通信设备进行信息交换；

步骤2：将编队中车辆从前到后进行0～N编号，其中第0辆为匀速行驶的领航车辆，其余N辆为跟随车辆，建立车辆动力学模型为：

其中，p_i,v_ri,v_i,a_i,分 别为车辆i的位置、真实速度、量测速度和加速度，T_i,η_i,m_i,r_i,C_A,i,f_i,g分别为车辆i的期望转距、传动系统效率、质量、轮胎半径、空气阻力系数、滚动阻力系数和重力加速度，r_i1表示车辆i由于量测误差、路面不平、大风和参数变化等引起的不匹配速度扰动，r_i2表示车辆i由于建模误差和外部干扰等引起的匹配加速度扰动；

步骤3：采用反馈控制率得到如下线性动力学模型：

其中，a_di为车辆i的期望加速度；

步骤4：每辆跟随车辆的观测层根据车辆速度和位置的量测值以及控制输入，对自车受到的不匹配速度扰动及匹配加速度扰动进行估计；

步骤5：构建恒定时距跟车策略，定义位置跟踪误差为

其中，l_ij为常数，为r_i1的估计值，若车辆i可以接受到车辆j的信息则为1，否则为0；g_i为常数，若车辆i可以接受到领航车的信息则为1，否则为0；D为车辆编队中相邻两车的期望距离，h_i为相邻两车的期望时距；

步骤6：每辆跟随车辆i的控制层建立分布式控制器，定义滑模变量利用自身和所接收的其他车辆的位置、速度、加速度、扰动估计值、滑模变量和位置跟踪误差信息，计算自身的期望加速度为:其中，k_i0,ε_i0,0δ1,0β1，θ_i0为常数，为r_i2的估计值，函数x^[k]定义为x^[k]＝sign(x)|x|^k,sign函数为符号函数；

步骤7：每辆车将得到的期望加速度传输到下层控制器，使车辆跟踪期望加速度为a_id；

步骤8：重复步骤4～7直至结束队列形式。

2.根据权利要求1所述的考虑不匹配速度扰动的车辆队列稳定性控制方法，其特征在于：所述步骤4中的观测层可以采用如下扰动观测器方法，表达式为：其中，是r_i1的导数，分别是p_i,v_i,r_i1,r_i2的估计值，L_i1,L_i2是正常数。

3.根据权利要求1或2所述的考虑不匹配速度扰动的车辆队列稳定性控制方法，其特征在于：所述步骤6中0β1取适当大小，即‖G_i(s)‖＝‖E_i+1(s)/E_i(s)‖＝β≤1，其中G_i(s)为误差传递函数，E_i(s)为位置跟踪误差e_i的拉普拉斯变换。

4.一种应用于权利要求1至3任意一项所述方法的系统，其特征在于：包括上层计算单元和下层控制单元，以搭载执行上述方法。