申请/专利权人：上海理工大学;重庆邮电大学

申请日：2023-08-10

公开（公告）日：2024-05-03

公开（公告）号：CN116859952B

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D1/65;G05D1/644;G05D1/692;G05D109/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.03#授权;2023.10.27#实质审查的生效;2023.10.10#公开

摘要：本发明公开一种基于二阶连续滑模的车队纵向复合控制方法及系统，涉及汽车控制技术领域。所述方法包括：构建包含执行器动态的目标车队的车辆纵向动力学模型；基于所述车辆纵向动力学模型，并利用有限时间干扰观测器、二阶连续滑模算法和耦合滑模面，非零初始偏差情形下对所述目标车队的车头间距偏差进行动态控制，使所述目标车队的车头间距为期望值的同时保证车队系统的弦稳定。本发明能够保证估计误差的有限时间稳定，采用连续控制信号，避免现有技术方案控制信号不连续所带来的抖振问题，从而提高车队纵向控制系统的性能。

主权项：1.一种基于二阶连续滑模的车队纵向复合控制方法，其特征在于，包括：构建包含执行器动态的目标车队的车辆纵向动力学模型；所述车队的期望车头间距是利用固定时距策略描述的；基于所述车辆纵向动力学模型，并利用有限时间干扰观测器、二阶连续滑模算法和耦合滑模面，非零初始偏差情形下对所述目标车队的车头间距偏差进行动态控制，使所述目标车队的车头间距为期望值的同时保证整个车队系统的弦稳定；所述目标车队的期望车头间距，表示为： 其中，表示t时刻车辆i的期望车头间距；vit表示速度；表示预定义的固定时间间隔；△i表示车辆i静止时的车头间距；所述目标车队的车头间距偏差，表示为： 其中，τi表示执行器为实现所需加速度的滞后时间；κi表示车辆i可实现所需加速度的比率；uit表示控制输入；Ωit表示集总干扰；ait表示车辆i加速度；ai-1t表示前车加速度；δit表示系统中存在的参数不确定性或外部干扰；δit未知但有界，且满足|δit|δ，δ为一正常数，表示预定义的固定时间间隔；εit表示车头间距偏差；和θi为系统参数；基于所述车辆纵向动力学模型，并利用有限时间干扰观测器、二阶连续滑模算法和耦合滑模面，非零初始偏差情形下对所述目标车队的车头间距偏差进行动态控制，使所述目标车队的车头间距为期望值的同时保证整个车队系统的弦稳定，具体包括：基于所述车辆纵向动力学模型，并利用所述有限时间干扰观测器对集总干扰进行动态估计，得到集总干扰估计结果；根据所述集总干扰估计结果、所述二阶连续滑模算法和所述耦合滑模面，非零初始偏差情形下对所述目标车队的车头间距偏差进行控制，设计复合控制策略，包括为调节车头间距偏差随着时间的推移趋向于0，使所述目标车队的车头间距为期望值的同时保证整个车队系统的弦稳定；所述车队纵向复合控制方法还包括：在所述非零初始偏差下进行控制器的设计与分析，解决由非零初始偏差导致的很大的瞬时发动机制动扭矩问题，具体包括：在非零初始偏差下进行控制器的设计，设定： 其中，为t时刻的虚拟车头间距偏差；εit为t时刻实际的车头间距偏差；εi0为初始时刻的车头间距偏差；为εit的一阶导数的初始值，为εit的二阶导数的初始值；ni为待设计的收敛速率，exp·表示自然指数函数；设计如下所述有限时间干扰观测器对Ωit进行估计： 其中，ψ1＝εi0,xi,0t,xi,1t,xi,2t分别为Ωit,的估计值；分别为xi,0t,xi,1t,xi,2t的一阶导数；为t时刻的虚拟车头间距偏差；εit为t时刻实际的车头间距偏差；εi0为初始时刻的车头间距偏差；ni为待设计的收敛速率；ait表示车辆i加速度；和θi为系统参数；b为的Lipshitz常数；mi0,mi1,mi2为待设计正的观测器增益；sign·为符号函数；sigc·＝sign·|·c；定义Ωit,的估计误差分别为： 进而得到估计误差的动态为： 所述设计复合控制策略，包括为调节车头间距偏差随着时间的推移趋向于0，使所述目标车队的车头间距为期望值的同时保证整个车队系统的弦稳定，具体包括：设计控制器的控制目标为调节车头间距偏差εit随着时间的推移趋向于0，同时保证整个车队的弦稳定性，为使车头间距偏差εit收敛到0，设计滑模面其中α为待设计的正常数；引入如下的耦合滑模面来保证整个车队的弦稳定： 其中0|β|≤1为权重系数，则可得到如下的Sit与sit的关系式：Sit＝Bsit其中， 为车队中跟随车辆的集合；因为β≠0，所以B是可逆的，则得到当Sit趋于0时，sit也趋于0；进而，可设计如下的复合控制器： 其中，ηi1和ηi2为待设计的正常数，在所设计的复合控制器的作用下，可渐近收敛到0且整个车队是弦稳定的；若Ωit可导且有Lipshitz常数b成立，当控制器参数满足： 在所设计的控制器的作用下，车队系统中的每辆车的车头间距偏差渐近收敛到0，当0|β|≤1时，整个车队是弦稳定的；其中，为ei,1t变化率的上界。

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权利要求：

百度查询： 上海理工大学;重庆邮电大学 基于二阶连续滑模的车队纵向复合控制方法及系统

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