[发明专利]一种基于扰动观测器的有限时间收敛车辆编队控制方法

说明书

本发明公开了一种基于扰动观测器的有限时间收敛车辆编队控制方法，包括如下步骤：步骤1，将编队中车辆从前到后进行0～N编号，其中第0辆为匀速行驶的领航车辆，步骤2，每辆车利用扰动观测器得到不匹配速度扰动及匹配加速度扰动的估计值；步骤3，在行驶过程中；步骤4；步骤5；步骤6，判断期望加速度高于或是低于节气门开度为零时实际加速度；步骤7，驱动系统或制动系统作用得到驱动力矩T_iw或制动力矩T_ib并施加至车身；步骤8，每个跟随车辆不断重复上述步骤2～7，实现车辆编队行驶。本发明的基于扰动观测器的有限时间收敛车辆编队控制方法，车辆编队开展误差可在有限时间收敛，从而保证车辆编队跟踪性能和安全性。

技术领域

本发明涉及智能交通系统控制领域，尤其涉及一种基于扰动观测器的有限时间收敛车辆编队控制方法。

背景技术

中国日益成为全球最大的汽车市场，随之而来的城市交通拥堵问题，使交通运行安全和效率以及汽车燃油经济性面临巨大的挑战。车辆编队技术即协同自适应巡航控制技术通过运用车车通信对车辆编队协同控制，提高道路利用率和车辆的经济效益，为解决交通问题提供了新的方法，因而得到了广泛研究。

目前已有诸多关于车辆编队控制的专利。申请号为201910452625.4的专利提供了一种基于车路协同控制的货车编队方法；申请号为201510401951.4的专利提供了一种保持智能车编队相对稳定行驶的同时避开道路障碍物的系统和方法；申请号为201910820091.6的专利提供了一种基于图结构和人工势场的编队控制方法；申请号为201710445450.5的专利提供了一种多辆欠驱动无人车的编队控制方法，利用终端滑模技术使得无人车的姿态有限时间收敛；申请号为201810090545.4的专利提供了一种基于H2最优扰动观测器的编队控制方法申请号为201910958157.8的专利提供了一种抗通信延迟的智能电动车编队自适应鲁棒控制方法。

现有研究未考虑车辆不匹配速度扰动及匹配加速度扰动的影响，而这些在路面不平、大风、参数变化和外部干扰等情况下客观存在，并且对协同控制有着重要影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于考虑不匹配速度扰动及匹配加速度扰动的影响，基于扰动观测器估计扰动，并提供一种保证车辆跟踪误差在有限时间收敛的车辆编队控制方法和系统，从而提高车辆编队在外界扰动影响下的鲁棒性，保证跟踪性能和安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于扰动观测器的有限时间收敛车辆编队控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，将编队中车辆从前到后进行0～N编号，其中第0辆为匀速行驶的领航车辆，其余N辆为跟随车辆，动力学模型为：

其中，p_i,v_i,a_di分别为车辆i的位置、速度、期望加速度，r_i1表示车辆i由于路面不平、大风和参数变化等引起的不匹配速度扰动，r_i2表示车辆i由于建模误差和外部干扰等引起的匹配加速度扰动；

步骤2，每辆车利用扰动观测器得到不匹配速度扰动及匹配加速度扰动的估计值，扰动观测器的表达式为：

其中，是r_i1的导数，分别是p_i,v_i,r_i1,r_i2的估计值，L_i1,L_i2是正常数；

步骤3，在行驶过程中，领航车辆和每个跟随车辆i利用车载通信将自身的编号、位置、速度、加速度和扰动估计值信息发送至其他车辆，该通信拓扑存在以领航车为根节点的有向生成树；