[发明专利]考虑通信拓扑时变下的车辆队列跟驰稳定性控制方法

摘要

本发明公开了一种考虑通信拓扑时变下的车辆队列跟驰稳定性控制方法，该方法包括：步骤1，建立车辆队列跟驰的数学模型；步骤2，将所述节点动力单元描述为节点线性模型；步骤3，建立考虑通信拓扑时变的车辆队列跟驰控制系统的高维闭环状态方程；步骤4，根据高维闭环状态方程，给出考虑通信拓扑时变的车辆队列存在镇定控制器的充分条件是：当平均驻留时间长于下界时，车辆队列系统的镇定控制器存在可行解；步骤5，利用车辆队列存在镇定控制器的充分条件，提出低维Riccati不等式，求得控制器增益。本发明能够保证在通信拓扑时变下车辆队列跟驰系统的稳定性和鲁棒性。

主权项

1.一种考虑通信拓扑时变下的车辆队列跟驰稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，车辆队列包括N+1辆成员车，N为大于1的自然数，建立车辆队列跟驰的数学模型：所述数学模型包括节点动力单元、几何拓扑结构、通信拓扑结构和分布式控制器，一辆所述成员车对应为一个节点，其中，所述节点动力单元根据输入的期望加速度a_des，获得期望油门开度α_des或期望制动压力P_des，控制自车的状态量；所述几何拓扑结构用于确定各所述成员车之间的纵向物理间距；所述通信拓扑结构用于各所述成员车之间的信息交互；所述分布式控制器基于所述通信拓扑结构，利用其它所述成员车的信息，使用静态反馈控制，获取自车的期望加速度a_des；步骤2，在步骤1中所述节点动力单元中，通过反馈线性化策略构造非线性下层控制增益，以将所述节点动力单元描述为节点线性模型；步骤3，根据可能出现的具体的通信拓扑结构，建立考虑通信拓扑时变的车辆队列跟驰控制系统的高维闭环状态方程；步骤4，根据步骤3给出的高维闭环状态方程，对存在通信拓扑时变下车辆队列进行数学建模，以计算通信拓扑过程中的平均驻留时间下界据此给出考虑通信拓扑时变的车辆队列存在镇定控制器的充分条件是：当平均驻留时间长于所述平均驻留时间下界时，车辆队列系统的镇定控制器存在可行解；其中，ε的取值可参考下面式(21)：式(21)中，P_Hσ(t)满足下面式(24)，H_σ(t)为时变通信拓扑阵，λ(P_Hσ(t))为矩阵P_Hσ(t)的特征值，max[λ(P_Hσ(t))]为矩阵P_Hσ(t)的特征值的最大值，min[λ(P_Hσ(t))]为矩阵P_Hσ(t)的特征值的最小值；其中，η的取值可参考下面式(22)：AP+PA^T‑μBB^T+ηP＜0  (22)式(22)中，P为式(22)的对称正定解，P＞；μ满足下面的线性矩阵不等式(23)和式(25)：式(23)中，λ₁(H_σ(t))为通信拓扑结构的特征值，为λ₁(H_σ(t))的共轭复数；式(25)中，λ_g(H)为通信拓扑阵H的第g个特征值，为λ_g(H)的共轭值；步骤5，利用步骤4中给出的车辆队列存在镇定控制器的充分条件，提出低维Riccati不等式，利用该Riccati不等式的解，构造镇定控制器，求得控制器增益，以控制所述分布式控制器的静态反馈控制，保证通信拓扑时变下车辆队列跟驰系统的跟驰误差收敛。