[发明专利]一种非信控交叉口的多车系统模型

说明书

本发明涉及车辆控制技术领域，更具体涉及一种非信控交叉口的多车系统模型。通过三阶线性整理后可以将非线性的系统模型转换为三阶线性状态空间模型，在满足车辆运动控制的要求的同时简化了模型，考虑参数不匹配和有界加速度的情况，能够更真实的反应车辆在实际行驶过程中车辆的纵向动力学数据，适用于更加真实的车辆状况和交通状况。为车辆控制系统对车辆的控制提供了更加精准的数据，通过多车控制系统对车辆终端动力学数据进行分析，能更好的控制当前车辆与周围车辆保持一定且适宜的车间距来维持车辆的安全行驶，同时还可以缓解交通拥堵、减少交通事故的发生、提高交通容量。

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，更具体涉及一种非信控交叉口的多车系统模型。

背景技术

随着当今社会经济的飞速发展，城市人口规模的不断扩大，居民出行次数和机动车拥有数量不断增加，一系列的交通问题相继涌入，其中比较明显的是交通拥堵和事故，同时也造成了严重的经济损失。特别是一些非信控交叉口，车辆多，交通状况复杂，道路通信的能力较差，使得上述问题更加突出。现有的非信控车辆控制模型大多为非线性模型较为复杂，而且没有考虑到加速度有界的问题，因此不能真实的反应车辆在运行过程中纵向动力学数据，导致不能精确的控制车辆的行驶，在此提出一种非信控交叉口多车系统模型，该模型通过对无线通信网络技术的运用，显式处理多车系统动力学特性异质性的分布式协同控制，再集合多种车载传感器来共同获取道路上连续位置行驶的车辆和周围车辆的信息，通过非信控交叉口多车系统模型提供的信息使多车控制系统能更好的控制车辆，使当前车辆与周围车辆保持一定且适宜的车间距来维持车辆队列的安全行驶，同时能够缓解交通拥堵、减少交通事故的发生和提高交通容量。

发明内容

本发明为了同时解决上述技术问题，提供一种非信控交叉口的多车系统模型，所述多车系统模型为：

其中，表示正整数集合/N为车辆数目，p_i(t)和v_i(t)分别为车辆i的位移和速度，m_i为车辆的质量，C_A,i为集总空气阻力系数，g为重力加速度常数，f_i为滚动阻力系数，α_r,i为道路坡度，T_i(t)为实际的驱动力或制动力的力矩，T_des,i(t)为期望的驱动力或制动力的力矩，τ_i为传动系的时滞常数，r_w,i为车轮半径，η_T,i为传动系统的机械效率。

进一步地，为表达方便，下文在无歧义的情况下均省略“(t)”，所述非信控交叉口的多车系统模型的简化模型为：

其中，a_i为车辆的加速度。

进一步地，所述非信控交叉口多车系统模型为精确反馈线性策略模型T_des,i(t)为：

u_i是反馈线性化后的车辆控制输入，视为车辆的期望加速度。期望加速度到实际加速度为一阶环节，其时间常数为τ_i；通常，车辆质量越大则时间常数也越大；同时，内燃机车辆的时间常数也比电动车辆的时间常数大；因此，车辆的时间常数通常是不相等的，即τ_i≠τ_j，此即车辆动力学特性异质性的体现。

进一步地，所述非信控交叉口的多车系统模型的简化模型为：

进一步地，所述多车系统模型通过三阶线性整理后为三阶线性状态空间模型：

其中，x_i为车辆的动力学状态。