本發(fā)明涉及智能交通、智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域,具體涉及一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng)。
背景技術:
1、智能網(wǎng)聯(lián)車作為信息、汽車、交通等行業(yè)交叉融合的新興產(chǎn)物,近年來應運而生。借助網(wǎng)聯(lián)通信和自動駕駛技術,多個智能網(wǎng)聯(lián)車能夠組隊行駛,縮短車輛間距,從而提升交通效率并減少能耗和排放。然而,車輛之間通信設備產(chǎn)生的通信中斷,是智能網(wǎng)聯(lián)車車輛隊列控制系統(tǒng)的固有特征,會對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制性能產(chǎn)生不利影響。因此,通信中斷已成為智能網(wǎng)聯(lián)車運行管理亟需解決的主要問題之一。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術存在的問題,本發(fā)明的目的是提供一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng),實現(xiàn)穩(wěn)定性和安全性。
2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提供如下技術方案:
3、一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法,包括如下步驟:
4、(1)獲取當前車輛在智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列中的索引號,其中,領頭車輛的索引號為0,后續(xù)跟隨車輛的索引號按照順序依次為1,…,n,n為跟隨車輛數(shù)目;
5、(2)當車輛與前車正常通信時,采用隊列控制模式進行車距調(diào)整,即:每當?shù)竭_預設恒定調(diào)整間隔時,通過傳感器獲取前車的位置、速度,并通過與前車的通信獲取前車的期望加速度、實際加速度,根據(jù)獲取信息按照下式計算當前車輛的期望加速度,并將當前車輛按照期望加速度行駛:
6、ui,1(t)=k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)+qi(t)
7、
8、i=1,…,n
9、式中,ui,1(t)表示隊列控制模式下t時刻車輛i的期望加速度,k1和k2表示車輛的控制增益系數(shù),pi-1(t)、pi(t)分別表示t時刻車輛i-1、i的位置,li是指車輛i的長度,vi-1(t)、vi(t)表示t時刻車輛i-1、i的速度,hi表示車輛i的預設恒定調(diào)整間隔,di表示靜止狀態(tài)下的車輛間距離,ai-1(t)、ai(t)分別表示車輛i-1、i的實際加速度,qi(t)表示中間項,表示求導,τi-1、τi分別表示車輛i-1、車輛i實現(xiàn)加速度的動作時滯,ui-1(t)表示t時刻車輛i-1的期望加速度;
10、(3)當車輛與前車發(fā)生通信中斷時,采用單車控制模式進行車距調(diào)整,即:每當?shù)竭_預設恒定調(diào)整間隔時,通過傳感器獲取前車的位置、速度,根據(jù)獲取信息按照下式計算當前車輛的期望加速度,并將當前車輛按照期望加速度行駛:
11、ui,2(t)=k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)
12、i=1,…,n
13、式中,ui,2(t)表示單車控制模式下t時刻車輛i的期望加速度。
14、進一步的,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性:
15、
16、進一步的,所述隊列控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
17、hi≥0。
18、進一步的,所述單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
19、
20、進一步的,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性:
21、
22、一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng),包括:
23、索引號獲取模塊,用于獲取當前車輛在智能網(wǎng)聯(lián)車車輛隊列中的索引號,其中,領頭車輛的索引號為0,后續(xù)跟隨車輛的索引號按照順序依次為1,…,n,n為跟隨車輛數(shù)目;
24、第一車距調(diào)整模塊,用于當車輛與前車正常通信時,采用隊列控制模式進行車距調(diào)整,即:每當?shù)竭_預設恒定調(diào)整間隔時,通過傳感器獲取前車的位置、速度,并通過與前車的通信獲取前車的期望加速度、實際加速度,根據(jù)獲取信息按照下式計算當前車輛的期望加速度,并將當前車輛按照期望加速度行駛:
25、ui,1(t)=k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)+qi(t)
26、
27、i=1,…,n
28、式中,ui,1(t)表示隊列控制模式下t時刻車輛i的期望加速度,k1和k2表示車輛的控制增益系數(shù),pi-1(t)、pi(t)分別表示t時刻車輛i-1、i的位置,li是指車輛i的長度,vi-1(t)、vi(t)表示t時刻車輛i-1、i的速度,hi表示車輛i的預設恒定調(diào)整間隔,di表示靜止狀態(tài)下的車輛間距離,ai-1(t)、ai(t)分別表示車輛i-1、i的實際加速度,qi(t)表示中間項,表示求導,τi-1、τi分別表示車輛i-1、車輛i實現(xiàn)加速度的動作時滯,ui-1(t)表示t時刻車輛i-1的期望加速度;
29、第二車距調(diào)整模塊,用于當車輛與前車發(fā)生通信中斷時,采用單車控制模式進行車距調(diào)整,即:每當?shù)竭_預設恒定調(diào)整間隔時,通過傳感器獲取前車的位置、速度,根據(jù)獲取信息按照下式計算當前車輛的期望加速度,并將當前車輛按照期望加速度行駛:
30、ui,2(t)=k1[pi-1(t)-pi(t)-li-vi(t)hi-di]+k2[vi-1(t)-vi(t)-ai(t)hi]+ai(t)
31、i=1,…,n
32、式中,ui,2(t)表示單車控制模式下t時刻車輛i的期望加速度。
33、進一步的,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性:
34、
35、進一步的,所述隊列控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
36、hi≥0。
37、進一步的,所述單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
38、
39、進一步的,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性:
40、
41、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,其有益效果是:本發(fā)明提出了一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法與系統(tǒng),本發(fā)明在一個基于線性反饋和前饋方法的統(tǒng)一控制框架中,從單車控制模式和隊列控制模式的聯(lián)合設計角度實現(xiàn)了穩(wěn)定性和魯棒性;本發(fā)明提出的單車控制模式的控制采用線性增強比例增益法,而隊列控制模式的控制則在單車控制模式的基礎上,結合前車的期望加速度和實際加速度,采用線性反饋和前饋控制法。相較于現(xiàn)有系統(tǒng),本發(fā)明在更小的隊列穩(wěn)定時間間隔下實現(xiàn)了更好的穩(wěn)定性能。此外,本發(fā)明通過單車控制模式和隊列控制模式的聯(lián)合控制,顯著提高了系統(tǒng)的安全性能和魯棒性。
1.一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法,其特征在于,包括如下步驟:
2.根據(jù)權利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法,其特征在于,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性:
3.根據(jù)權利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法,其特征在于,所述隊列控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
4.根據(jù)權利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法,其特征在于,所述單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
5.根據(jù)權利要求1所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制方法,其特征在于,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性:
6.一種考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng),其特征在于,包括:
7.根據(jù)權利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng),其特征在于,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)局部穩(wěn)定性:
8.根據(jù)權利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng),其特征在于,所述隊列控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
9.根據(jù)權利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng),其特征在于,所述單車控制模式還滿足以下條件,從而實現(xiàn)車輛隊列穩(wěn)定性:
10.根據(jù)權利要求6所述的考慮通信中斷的智能網(wǎng)聯(lián)車輛隊列控制系統(tǒng),其特征在于,所述隊列控制模式和單車控制模式還滿足以下條件,從而同時實現(xiàn)穩(wěn)定性和魯棒性: