[发明专利]运用能量耗散理论进行智能车辆速度调控的方法

摘要

本发明涉及一种运用能量耗散理论进行智能车辆速度调控的方法，其特征是：利用耗散系统中常用的γ耗散不等式，将智能车辆的速度调控转化成以能量存储函数为优化目标的耗散控制问题，采用基于Backstepping设计的Lyapunov方法，构造保证γ耗散的能量存储函数，通过逐步逼近γ耗散不等式，计算得到车辆速度调控的最优控制律。有益效果：本发明通过将智能车辆的速度调节与控制转化成以能量存储函数为优化目标的耗散控制问题，采用Lyapunov直接法代替求解复杂的Riccati方程，通过逐步逼近γ耗散不等式，得到车辆速度调控的最优控制律。

主权项

1.一种运用能量耗散理论进行智能车辆速度调控的方法，其特征是：利用耗散系统中常用的γ耗散不等式，将智能车辆的速度调控转化成以能量存储函数为优化目标的耗散控制问题，采用基于Backstepping设计的Lyapunov方法，构造保证γ耗散的能量存储函数，通过逐步逼近γ耗散不等式，计算得到车辆速度调控的最优控制律，具体步骤如下：(1)建立智能车辆速度调控系统的γ耗散性能准则，使能量存储函数及其控制律满足从外界输入扰动d到控制代价z的γ耗散性能：特别地，当d＝0时，对于期望的车速vd，所设计的车速调控律满足limt→∞|v‑vd|＝0；(2)根据步骤(1)的控制代价z，定义光滑、可导的能量存储函数满足上述准则的耗散不等式：式中，车辆输入变量车辆输出变量其中，p，m为实数R不同维度的表示，||·||U和||·||Y分别表示定义在U和Y上的L2范数；(3)根据步骤(2)定义的能量存储函数，采用基于Backstepping的候选Lyapunov函数作为能量存储函数的数学表达式式中，x，分别是智能车辆某一时刻的行驶位移与车速，相应的，x_d，分别为系统期望的行驶位移与车速，正常数λ₁，λ₂，λ₃分别为式中每项的权重因子，用于平衡各项所占的比重；(4)根据步骤(3)描述的数学表达式，针对具有如下通用形式的车辆动力学模型式中，x是车辆的状态向量，d是外界输入扰动向量，u是控制向量，函数g₁和g₂满足匹配条件代价函数z通过上述的能量存储函数进行求解；(5)根据步骤(4)所述车速调节控制律具有如下通解u＝α(x)+β(x)其中，第一分量α(x)为车速调控系统的镇定控制律，定义滑模面函数s其中，c₁>0，且根据滑模面到达与稳定条件，可得(6)根据步骤(5)所述通解的第二分量，对能量存储函数V求时间的导数：(7)根据步骤(6)所述方法，只有令才能保证智能车辆速度调控系统的γ耗散性能准则；(8)根据步骤(4)—(7)所述方法对(3)求导，得到智能车速调节控制律u