[发明专利]一种考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法

权利要求书

1.一种考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

基于模型预测控制算法设计车辆队列纵向控制器；

基于模型预测控制算法和滑模控制算法设计跟随车辆的横向控制器；

基于滑模控制算法设计跟随车辆的电机容错控制器。

2.如权利要求1所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

所述考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法采用前车及领航者跟随式的通信拓扑形式和固定车间时距的车辆队列间距策略建立车辆队列纵向模型。

3.如权利要求1所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

所述车辆队列纵向控制器包括鲁棒模型预测纵向控制器和模型预测滑移率控制器。

4.如权利要求3所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

在基于模型预测控制算法设计车辆队列纵向控制器的过程中，通过模型预测控制算法，将k时刻和k-1时刻的状态值的误差作为反馈，构成了一个鲁棒模型预测纵向控制器，输出期望的加速度，然后将期望加速度经过扭矩转换输出期望的扭矩对车辆进行控制。

5.如权利要求3所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

在基于模型预测控制算法设计车辆队列纵向控制器的过程中，在鲁棒模型预测纵向控制器的基础上设计了基于模型预测控制算法的滑移率控制器，具体通过建立跟随车辆的轮胎滑移率模型，然后将其转化为线性状态空间方程的形式，并根据控制需求设计相应的目标函数和约束，最终输出驱动扭矩和制动扭矩来保证跟随车辆的实际轮胎滑移率能够追踪设定的参考安全滑移率。

6.如权利要求1所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

在基于模型预测控制算法和滑模控制算法设计跟随车辆的横向控制器的过程中，根据横纵向和横摆运动的特性，建立用于横向控制和横向稳定性控制的车辆平面动力学模型。

7.如权利要求6所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

所述跟随车辆的横向控制器的设计过程，具体为结合所建立的跟随车辆的平面动力学模型，建立线性状态空间方程，然后设计相应的代价函数和约束，将领航车辆的实时位置和航向角作为参考值，通过输出期望的前轮转角保证跟随车辆能够沿着领航车辆的路径行驶。

8.如权利要求6所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

建立用于横向控制和横向稳定性控制的车辆平面动力学模型的过程中，设计了一个分层式的带有扰动观测器的滑模横向稳定控制器，上层控制器对跟随车辆的横摆角速度和质心侧偏角进行控制，同时加入扰动观测器对车辆存在的内外部扰动进行观测，最终输出期望的附加横摆力矩；下层控制器将附加扭矩通过动态载荷的分配方法输出驱动扭矩和制动扭矩。

9.如权利要求1所述的考虑电机容错的车辆队列纵横向控制方法，其特征在于，

在基于滑模控制算法设计跟随车辆的电机容错控制器的过程中，根据容错控制分配算法，对二阶滑模控制器输出的附加横摆力矩和纵向控制器输出的扭矩进行合理分配，根据分配结果分别输出扭矩给车辆的四个电机。