[发明专利]一种基于MPC的异质车辆队列分布式节能控制方法

说明书

本发明公开了一种基于MPC的异质车辆队列分布式节能控制方法，该方法包括步骤100，构建异质车辆队列；步骤200，构建分布式异质队列节能控制方法框架，包括节能控制器和跟车控制器；步骤300，设计节能控制器；步骤400，制定异质车辆队列中各车辆行驶的经济车速；步骤500，设计跟车控制器；步骤600，明确异质队列中各车辆控制器分工；步骤700，在没有道路坡度的情况下，所述异质车辆队列中各车辆按照步骤400提供的所述经济车速行驶；以及，在有道路坡度的情况下，异质车辆队列中各车辆按照如下步骤提供的当前最经济车速行驶。本发明提供的控制方法能够达到异质车辆队列的跟车及稳定性控制同时实现在获取道路信息情况下的异质队列的节能控制，该种方法能够有效的减小车辆队列的能耗。

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别是涉及一种基于MPC(Model Predictive Control模型预测控制)的异质车辆队列分布式节能控制方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，实现物流业发展转型升级推动物流降本增效成为了行业关注的焦点，其中公路运输是交通运输的一种重要形式。在我国，公路运输燃油消耗率相比于发达国家还有很大差距。此外燃油汽车及车辆的发展给环境带来了巨大的压力，对于此问题发展新能源汽车并提高公路同性效率是节约能源的有效途径。

使车辆形成队列行驶，能够缩短跟车间距，有效减小因空气阻力带来的燃油消耗，并能够提升道路交通通行效率。在我国道路交通运输中，车辆燃油消耗率占比很高，基于现有车辆队列的研究均基于匀质队列，即车辆动力学特性：质量、发动机延迟系数等均相同。这一情况在实际生活当中并不常见，即使同种车型的车辆也会因货箱的载重不同导致整车质量的不同，这在高速路行驶过程中会对车辆的加速性能产生较大的影响，从而产生队列行驶的不稳定因素或导致队列内跟车距离过大使道路上非队列车辆存在插入队列的机会，从而影响队列整体的稳定性。因此，以异质队列为研究对象，探讨异质队列的节能问题在实际应用中是十分必要的，并且车辆一般行驶于高速路或城际公路，车流相对稀疏，队列周围车辆对队列整体的燃油经济性影响较小，其更需要考虑对道路路况信息对车队燃油经济性的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于MPC的异质车辆队列分布式节能控制方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供的基于MPC的异质车辆队列分布式节能控制方法，该方法包括：

步骤100，构建异质车辆队列，按照行驶方向、排在所述异质车辆队列的第一辆车为领航车，其它车均为跟随车；

步骤200，构建分布式异质队列节能控制方法框架，控制器框架分为两种功能性控制器，一种为节能控制器，另一种为跟车控制器；

步骤300，设计节能控制器，应用于步骤100中所述异质车辆队列中的每辆车；

步骤400，制定所述步骤100的所述异质车辆队列中各车辆行驶的经济车速；

步骤500，设计跟车控制器，应用于步骤100所述异质车辆队列中的跟随车辆；

步骤600，明确异质队列中各车辆控制器分工：领航车通过获取实时道路信息计算经济车速只采用节能控制器，跟随车辆需考虑实时道路信息并达到队列跟车效果，控制器采用节能控制器与跟车控制器协同控制；

步骤700，在没有道路坡度的情况下，所述异质车辆队列中各车辆按照所述步骤400提供的所述经济车速行驶，保证异质队列通行效率；以及，在有道路坡度的情况下，所述异质车辆队列中各车辆按照如下步骤提供的当前最经济车速行驶：

步骤710，基于异质队列控制器分工设计控制器结构，控制领航车，其具体包括：