[发明专利]一种基于变时间间距策略的异构车队容错控制方法

权利要求书

1.一种基于变时间间距策略的异构车队容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对车辆纵向运动进行受力分析，并结合执行器故障模型，建立执行器故障下的车辆纵向动力学模型；

所述步骤S1的具体过程如下：

S11、定义领头车辆的动态模型，如下所示：

其中，x₀(t)、v₀(t)、a₀(t)分别表示领头车的位置、速度、加速度，另外a₀(t)是一个给定的时间函数；

S12、对车辆纵向运动进行受力分析，获得车辆纵向动力学模型：

其中，c_i是执行器输入，f_i(v_i,a_i)是非线性函数，其函数表达式如下：

其中，τ_i是发动机时间常数，υ是空气质量常数，m_i，A_i，C_di和d_mi分别是车辆i的质量，横截面积，拽力系数和机械拽力；

S13、结合执行器故障模型，建立执行器故障下的车辆纵向动力学模型；

所述执行器故障模型具体为：

u_ai＝ρ_i(t，t_ρi)u_i+r_i(t，t_ri)

其中，u_ai是执行器故障下的控制输入，ρ_i(t,t_ρi)代表执行器的效率故障，r_i(t,t_ri)代表执行器的偏置故障，t_ρi和t_ri分别代表效率故障和偏置故障发生的时间；

将所述执行器故障模型带入到所述车辆纵向动力学模型，得到所述执行器故障下的车辆纵向动力学模型如下：

其中，x_i,v_i,a_i分别是第i辆车的位置、速度、加速度；

S2、根据车辆自身信息，构造带有故障信息下界的变时间间距策略；

所述步骤S2的具体过程如下：

S21、定义位移跟踪误差，如下：

其中，δ_i为第i辆车与第i-1辆车的安全间距误差，γ_i是一个正常数，L_i是车辆i的长度，Δ_i-1,i是两车之间的安全距离，h代表车队控制系统的延迟时间，σ代表安全系数，A_m是被控车辆期望的最大加速度，ρ_i0代表执行器故障的下界值；从而可以得出：

表示提出的变时间间距策略的初始值在任何情况下都是零；

S22、定义理想的车间距离，如下：

S3、基于步骤S2中构造的变时间间距策略，建立比例积分微分滑模面和耦合滑模面；

S4、基于步骤S3建立的比例积分微分滑模面和耦合滑模面，选取李雅普诺夫函数，设计容错控制器和自适应更新率，并证明系统的有限时间稳定性。

2.根据权利要求1所述的基于变时间间距策略的异构车队容错控制方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括：

S5、基于步骤S2中的带有故障信息下界的变时间间距策略，证明交通流量稳定性；

S6、基于步骤S3中的比例积分微分滑模面和耦合滑模面，证明车队的队列稳定性。