[发明专利]基于加速度前馈的异构车队协同自适应巡航控制方法

权利要求书

1.一种基于加速度前馈的异构车队协同自适应巡航控制方法，其特征在于，该自适应巡航控制方法包括：

步骤S10，基于获取的被控车辆执行器时延和车辆时间常数，定义被控车辆的期望加速度到车辆位置的第一传递函数；定义跟车策略，并获取被控车辆与前车的期望间隔距离；基于所述被控车辆与前车的期望间隔距离，获取被控车辆与前车的实际间隔距离与期望间隔距离的误差；所述跟车策略包括被控车辆的速度、预设的间隔时间、停车间隔距离；

步骤S20，基于所述第一传递函数，获取前车加速度到被控车辆加速度的第二传递函数，并基于所述第二传递函数通过频域分析法获取车队频域弦稳定条件：

其中，X代表位置、速度、加速度、距离误差中的一种，i代表车队中第i辆车；

步骤S30，基于所述第一传递函数、被控车辆与前车的实际间隔距离与期望间隔距离的误差，定义辅助控制变量和辅助噪声变量，构建车队状态空间模型：

其中，e_i和分别代表实际间隔距离与期望间隔距离的误差和误差的时间导数，x₂＝a_i-1，a_i-1代表第i-1个车辆的加速度；K₁＝[K_fb 0],K₂＝[0 K_ff]，d_i代表被控车辆对应执行器时延，l代表通讯时延，w(t)代表辅助噪声变量，K_ff为前馈控制参数，K_fb为反馈控制向量，h_i为预设的间隔时间；

步骤S40，基于所述车队状态空间模型，将模型输入和输出之间的传递函数转化为：

其中，Z(s)代表z(t)的拉普拉斯变换，W(s)代表w(t)的拉普拉斯变换，I代表单位矩阵；

基于所述车队频域弦稳定条件，结合引入的类函数，通过时域分析法获取车队时域弦稳定条件：

条件一，存在函数是正定的和并且沿着带噪声的系统轨迹满足下式：

条件二，存在函数满足下式：

条件三，沿着无噪声的系统轨迹如下式：

其中，α₁,α₂,β是类函数；所述类函数，定义为连续函数α:[0,a)→[0,∞)严格递增且α(0)＝0；

步骤S50，基于所述车队时域弦稳定条件、车队状态空间模型和预设的间隔时间，获取被控车辆前馈控制参数和反馈控制向量；

步骤S60，基于所述被控车辆前馈控制参数和反馈控制向量，进行被控车辆协同自适应巡航控制。

2.根据权利要求1所述的基于加速度前馈的异构车队协同自适应巡航控制方法，其特征在于，该自适应巡航控制方法还设置有前馈控制参数、反馈控制向量、预设的间隔时间优化步骤，其方法为：

步骤M10，设定被控车辆间隔时间搜索区间[0,h_max]；

步骤M20，在[0,h_max]区间内根据二分搜索算法，依次计算直至获取车队时域弦稳定条件下最小间隔时间以及对应的前馈控制参数和反馈控制向量；

步骤M30，所述前馈控制参数和反馈控制向量为最优前馈控制参数和反馈控制向量，其对应的车辆间隔时间为最小间隔时间。

3.根据权利要求1所述的基于加速度前馈的异构车队协同自适应巡航控制方法，其特征在于，所述第一传递函数为：

其中，P_i(s)代表被控车辆位置的拉普拉斯变换，U_i(s)代表被控车辆执行器控制指令，也就是期望加速度的拉普拉斯变换，τ_i代表被控车辆由于传动装置和底层控制系统导致的时间常数，d_i代表被控车辆对应执行器时延，下标i代表被控车辆在车队中的次序，s代表复变量。