[发明专利]一种基于新的时距策略的网络化自主车队的跟随控制方法

说明书

本发明公开了一种基于新的时距策略的网络化自主车队的跟随控制方法。该方法包括：S1、对车辆进行力学分析以建立线性化的车辆纵向动态学模型；S2、建立新的时距策略，S3、设计动态控制器u̇_i，使其通过接收第i‑1辆车即前车的状态信息后，结合本车状态信息，给出第i辆车即跟随车控制信号的变化率，第i辆车将根据所得控制信号的变化率调整自身的控制输出量，实现自身状态对前车状态的跟随性；S4、考虑前车的加减速过程并基于新的时距策略和控制策略，建立跟随车辆的状态空间模型。本发明提高了网络化自主车队中跟随车辆速度同步前车速度的快速性，有效改善了在前车加减速过程中后车的跟随性。

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，具体涉及一种基于新的时距策略的网络化自主车队的跟随控制方法。

背景技术

随着经济的飞速发展，拥有车辆的人群迅速增加，交通拥挤的问题日显突出。而交通拥挤不可避免地会带来环境污染问题，同时也导致了很多交通事故的发生。因此，通过自动控制车辆以较小车间距离安全行驶，成为了增大交通流，减小交通事故首选且最有效的方法。并且对于自动控制车队，需要同时保证车辆渐近稳定和整个队列稳定(车辆受扰动的影响不向上游车辆放大)。

目前，对于网络化自主车队的研究多基于固定时距，然后通过相邻车辆之间的状态信息交流，设计对应的控制器实现车辆、队列稳定前行。

然而，在面对前车突然加速或者减速的情况中，跟随车辆的速度不会立刻对应前车发生相应改变，所以由于固定时距策略的存在，导致理想车间距也不会马上在前车加速度变化的同时做出相应调整，最终导致了后车对前车的跟随性存在比较大的滞后。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于新的时距策略的网络化自主车队的跟随控制方法，该方法可增强自主车队中后车的跟随性。

一种基于新的时距策略的网络化自主车队的跟随控制方法，包括以下步骤：

S1、对车辆进行力学分析以建立线性化的车辆纵向动态学模型；

S2、建立新的时距策略，其表达式如下，式中，δ_d为期望车间距；d为可设定的车间固定间距；h为一固定时距；α为一设定的大于零的常数；a_i为第i辆车的加速度，a_i-1为第i-1辆车的加速度，即前车的加速度；

δ_d＝d+hv_i+α(a_i-a_i-1) (5)

S3、设计动态控制器，其通过接收第i-1辆车即前车的状态信息后，结合第i辆车即跟随车辆的状态信息，给出第i辆车控制信号的变化率第i辆车将根据所得控制信号的变化率调整自身的控制输出量，实现自身状态对前车状态的跟随性；

S4、考虑前车的加减速过程并基于新的时距策略和动态控制器的控制策略，建立跟随车辆的状态空间模型，利用状态空间模型求解使车辆渐进稳定的参数条件。

进一步地，车辆纵向动态学模型如下：

对于同质车队中车辆纵向动态学模型可描述为三阶微分方程：

其中，当i＝0时，p₀、v₀、a₀分别为领头车的位置、速度、加速度；p_i为第i辆车相对于参考点的位置，v_i为第i辆车的速度，a_i为第i辆车的加速度；分别为p_i、v_i、a_i的导数；η为发动机动力学的时间常数；u_i为外部输入控制量。