[发明专利]协同自适应巡航控制系统的输入饱和无源化控制方法

权利要求书

1.一种协同自适应巡航控制系统的输入饱和无源化控制方法，其特征在于包括如下步骤：

a、建立车辆队列含扰动的线性系统模型；

b、为保证队列的稳定性，使所有跟随车辆的加速度逐车递减，将队列稳定性条件转换为输入饱和约束；

c、采用无源化方法，设计含输入饱和的控制器以保证队列的稳定性；

d、最后验证设计的输入饱和无源化控制方法的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种协同自适应巡航控制系统的输入饱和无源化控制方法，其特征在于：在步骤a中根据可变车距、恒定车头时距，车辆间的通信方式和通信延迟之间的关系，将该系统建模成含扰动的线性系统；

步骤a的具体操作为：

步骤1.1、选取适合本文计算的期望车间距：d_i,e＝τ_h,iv_i(t)+d₀

式中：τ_h,i是车头时距，为正常数；v_i(t)是第i辆车的速度；t是时间，d₀是第i辆车与前方第i-1辆车停止后的最小安全距离，通常取2m～4m；

步骤1.2、根据队列纵向运动示意图，可得前车和后车的纵向运动学关系：

式中，Δd_i是车间距误差；d_i,d_i,e分别是第i辆车与第i-1辆车的实际车间距和期望车间距；Δv_i是第i车与第i-1辆车之间的相对速度；

步骤1.3、车辆的实际加速度与期望加速度间的关系：式中：a_i，a_i,e分别是实际加速度和期望加速度，τ_i是时间常数，k_L,i是系统增益；

基于以上3点可建立车间的运动学状态方程：

式中，ω_i＝a_i-1为扰动，u_i(t)＝a_i,e是控制输入。

3.根据权利要求1所述的一种协同自适应巡航控制系统的输入饱和无源化控制方法，其特征在于：在步骤b中研究CACC系统时，首先要保证队列的稳定性，这时定义队列的稳定性为：并将队列的稳定性条件视为队列车辆输入的饱和约束，可用输入饱和函数表示为(u_max是u_i的上界，-u_min是u_i的下界)，然后建立含输入饱和、扰动的模型，所以系统的状态空间表达式是：

式中，y_i(t)是系统输出，C_i和D_2i是适当维数的矩阵。