[发明专利]一种抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒控制方法

说明书

一种抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒控制方法，属于汽车智能安全与自动驾驶领域。通过无线通信系统和车载传感器采集车辆自身行驶状态信息和周围其他车辆的信息，采用反馈线性化技术，建立具有参数不确定性特征的智能电动车编队纵向控制模型，设计一种抵抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒H_∞控制方法。可有效克服智能电动车编队动力学系统的参数不确定性及外部无线通信延迟的影响，提高智能电动车编队控制系统的综合性能。

技术领域

本发明属于汽车智能安全与自动驾驶领域，特别是涉及到一种抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒控制方法。

背景技术

日益增加的车辆需求给交通带来了沉重的负担，导致交通堵塞等问题。智能电动车队列行驶可以通过缩短车间距来提高道路利用率，增强车辆安全性和降低能源消耗。

智能电动车编队控制是根据队列中其他车辆行驶信息自动调整该车辆的纵向运动状态，最终达到一致的行驶速度和期望的纵向行驶状态。文献1(Jinghua Guo,YugongLuo,Keqiang Li.Integrated adaptive dynamic surface car-following control fornonholonomic autonomous electric vehicles[J],Science China TechnologySciences,2017,60(8):1221-1230；)提出了一种用于具有非完整特性的智能电动车编队跟随动态面控制方法。文献2(Yang Zheng,Shengbo Li,Keqiang Li.Platooning ofConnected Vehicles With Undirected Topologies:Robustness Analysis andDistributed H-infinity Controller Synthesis[J].IEEE Transactions onIntelligent Transportation Systems,2017:1-12.)提出了一种车辆编队的分布式鲁棒控制方法。

智能电动车编队行驶可以通过引入无线通信来提高跟随车辆的环境感知能力，从而提高交通效率，减少能源消耗。然而无线通信的引入会带来不可忽略的通信延迟等问题，这些因素会对编队控制的稳定性带来一定的影响。针对通信延迟对编队控制的影响问题，本发明提出了一种抵抗通信延迟的参数不确定性智能电动车队列自适应鲁棒H_∞控制方法，保证了队列中通信延迟下所有车辆保持期望的距离和速度，增强了通信延迟条件下车辆队列的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述技术难点问题，提供可有效克服智能电动车编队动力学系统的参数不确定性及外部无线通信延迟的影响，提高智能电动车编队控制系统的综合性能的一种抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒控制方法。

本发明包括以下步骤：

1)车辆队列由N+1辆车组成，编号为0,…,N，其中0号车为领航车辆，1,…,N号车为跟随车辆，通过车载传感器和V2V无线通信系统实时获取自车行驶运动状态信息及前车和领航车辆行驶运动状态信息；

2)基于步骤1)中通过车载传感器和V2V无线通信系统获取的信息，建立参数不确定性下的智能电动车编队纵向控制模型；

3)采用领航-前车跟随式拓扑结构描述智能电动车间的信息交互形式，建立智能电动车编队控制的目标函数；

4)设计抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒H_∞控制器，结合智能电动车编队纵向控制模型，得出队列中每个智能电动车的自适应鲁棒H_∞控制器增益；

5)将自适应鲁棒H_∞控制器代入反馈线性化动力学模型，得出实时车辆的车轮期望驱动力矩，实现智能电动车的编队控制。