[发明专利]一种基于车-车通信的车辆编队纵向控制方法

说明书

本发明涉及一种基于车‑车通信的车辆编队纵向控制方法，包括：获取车辆编队中各个车辆的速度、加速度和位置；基于固定间距控制策略和非线性PID控制器设计车队控制器；确定受控车辆的油门开度或制动压力的控制量，控制量为通过车辆纵向动力学逆模型得到的前馈控制量与通过非线性PID控制器得到的反馈控制量之和；根据受控车辆的油门开度或制动压力的控制量完成受控车辆的加减速控制。为了达到响应快、精度高、鲁棒性好的控制效果，提出基于前馈‑反馈的控制框架，受控车辆的油门开度或制动压力的控制量为前馈控制量和反馈控制量之和，可以显著提高车队在不同工况下的速度跟踪能力以及队列保持能力。

技术领域

本发明涉及汽车智能驾驶控制技术领域，尤其涉及一种基于车-车通信的车辆编队纵向控制方法。

背景技术

国际研究表明，在高速路行驶过程中，如果让车辆排成队列行驶，则可以通过缩短跟驰间距来改变整体空气动力学阻力，有望提高交通流量，减少燃油消耗。车辆编队通过引入无线通信扩展了成员车的环境感知能力，在保证安全性的基础上采用几何构型更为紧凑的跟驰策略，从而可以提高交通效率，减少能源消耗，是智能交通的重要发展方向。

公开号为CN110329257A中国专利申请提出了“一种基于车-车通信的多车列队纵向控制方法”，它利用车车通信设备，通过自车与他车的联络、主车与从车的联络，实现自车速度控制和从车状态适配，车辆编队形式主要是直接式控制式，利用编队的车距、车速期望值，设定配对车辆的油门踏板或制动踏板的相关参数，这类控制方式的缺陷是：编队控制链过长、性能鲁棒性受限、系统稳定性不足，极端情况下，可能导致自动驾驶控制系统失效。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于车-车通信的车辆编队纵向控制方法，解决现有技术中编队控制链过长、性能鲁棒性受限、系统稳定性不足的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于车-车通信的车辆编队纵向控制方法，包括：

步骤1，获取车辆编队中各个车辆的速度、加速度和位置；

步骤2，基于固定间距控制策略和非线性PID控制器设计车队控制器；所述非线性PID控制器中各个PID参数根据车辆状态量偏差确定；

步骤3，确定受控车辆的油门开度或制动压力的控制量，所述控制量为通过车辆纵向动力学逆模型得到的前馈控制量与通过所述非线性PID控制器得到的反馈控制量之和；

步骤4，根据所述受控车辆的油门开度或制动压力的控制量完成所述受控车辆的加减速控制。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于车-车通信的车辆编队纵向控制方法，针对车队在巡航过程中速度跟踪控制、车队队形保持的灵敏度和鲁棒性问题，基于固定间距控制策略和非线性PID控制器设计车队控制器，非线性PID控制器中各个PID参数根据车辆状态量偏差确定；考虑到驱动工况下车辆纵向动力学系统的强非线性、时变性甚至跳变性，为了达到响应快、精度高、鲁棒性好的控制效果，提出基于前馈-反馈的控制框架，受控车辆的油门开度或制动压力的控制量为前馈控制量和反馈控制量之和；可以显著提高车队在不同工况下的速度跟踪能力以及队列保持能力，通过车-车通信设备实现车辆间的互联互通，可以使其它车辆更快速、更准确地捕捉到自车的行驶状态，保证了行驶车辆之间的安全距离与速度；同时分层控制可使各控制目标明确，且功能独立，便于控制参数的调节以及整个系统的稳定，在遭遇突发状况时，各车辆能够迅速捕捉到预警信号，做出相应的处理措施，从而大大提高了车队的安全性和稳定性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤2还包括：根据所述车队控制器确定所述受控车辆的期望加速度以及期望速度。

进一步，第i辆受控车辆的期望加速度为：

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