[发明专利]基于新时变间距策略的无人车编队控制方法

权利要求书

1.一种基于新时变间距策略的无人车编队控制方法，应用于无人车编队控制系统，其特征在于：所述无人车编队包括领队车和跟随车，各车辆通过配置的传感器获取自身运动信息且各车辆之间通信互连，所述基于新时变间距策略的无人车编队控制方法，包括：

建立领队车和跟随车的纵向动力学模型；

构造关于跟随车与前车间距误差的新时变间距策略，并建立以间距误差为控制变量的比例积分微分滑模函数和耦合滑模函数；

采用神经网络逼近跟随车纵向动力学模型中的非线性函数，采用自适应方法估计神经网络权重、逼近误差和跟随车纵向动力学模型中的外部干扰，并结合间距误差、比例积分微分滑模函数和耦合滑模函数，设计每辆跟随车的自适应更新率和控制器；

根据自适应更新率得到神经网络权重估计值、以及逼近误差和外部干扰的估计值，跟随车通过预设控制器参数，并实时将自适应更新率得到的估计值和自身运动信息以及接收到的前车和领队车的运动信息计算控制器的大小，并将控制器大小带入至跟随车的纵向动力学模型中，以得到跟随车加速度的导数，根据加速度的导数来控制跟随车的加速度变化。

2.如权利要求1所述的基于新时变间距策略的无人车编队控制方法，其特征在于：所述建立领队车和跟随车的纵向动力学模型，包括：

各车运动信息包括位置、速度和加速度；

建立领队车的纵向动力学模型：

其中，x₀和v₀分别表示领队车的位置和速度，a₀表示期望的领队车加速度函数，表示x₀的一阶导数，表示v₀的一阶导数；

建立第i辆跟随车的纵向动力学模型：

其中，i＝1,2…N，x_i、v_i和a_i分别表示第i辆跟随车的位置、速度和加速度，表示x_i的一阶导数，表示v_i的一阶导数，表示a_i的一阶导数，c_i表示第i辆跟随车发动机或制动机的输入，w_i表示第i辆跟随车因风力或道路条件造成的外部干扰，且表示外部干扰的未知常数，f_i(v_i,a_i)表示非线性函数，且非线性函数表示如下：

其中，τ_i表示第i辆跟随车发动机的时间常数，r表示空气质量密度，m_i、A_i、C_di和d_mi分别表示第i辆跟随车的质量、横截面积、拽力系数和机械阻力，表示空气阻力；

定义控制器u_i为使得控制器的输入不依赖于各车的质量，则第i辆跟随车的纵向动力学模型更新为：

3.如权利要求2所述的基于新时变间距策略的无人车编队控制方法，其特征在于：所述构造关于相邻两车间距误差的新时变间距策略，包括：

构造新时变间距策略：

定义第i辆车与第i-1辆车的间距误差为δ_i：

其中，当i取1，i-1等于0表示领队车，π_i表示一个正常数，L_i表示第i辆车的长度，Δ_i-1,i表示第i辆车与第i-1辆车之间的安全距离，h表示无人车编队控制系统的延迟时间，t表示时间，σ表示安全系数，A_m表示最大可能减速度的绝对值，表示E_i的一阶导数，表示E_i的二阶导数，Γ_i是一个指数项，用来满足如下等式：

其中，表示对δ_i一阶导数，表示对δ_i二阶导数；公式(4)中的第一个等式表示新时变间距策略的初始间距误差在任何情况下都为零；

根据公式(3)，第i辆车与第i-1辆车的期望间距S_quad,i为：

其中，期望间距S_quad,i为无人车编队控制系统稳定时，即间距误差δ_i等于0时，相邻两车辆之间保持的最小距离。