【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及車輛縱向跟隨控制領(lǐng)域，尤其涉及車輛縱向跟隨滑?？刂茦?gòu)建方法。
技術(shù)介紹
1、車輛縱向跟隨控制技術(shù)是現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，旨在通過協(xié)調(diào)和優(yōu)化車輛之間的相對位置和速度?，F(xiàn)有的車輛縱向跟隨控制系統(tǒng)難以在復(fù)雜工況下保證系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性，換句話說，車輛間的距離和速度難以精確地收斂到期望狀態(tài)，對車輛縱向跟隨控制系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生不利影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┸囕v縱向跟隨滑模控制構(gòu)建方法，其促使系統(tǒng)在復(fù)雜工況下精確收斂到期望狀態(tài)，提升系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性。
2、本申請?zhí)峁┸囕v縱向跟隨滑模控制構(gòu)建方法，所述方法執(zhí)行包括：
3、建立基于有界變參數(shù)的車輛三階動力學(xué)模型；
4、建立基于固定間距策略的跟蹤誤差模型；
5、基于車輛三階動力學(xué)模型，設(shè)計(jì)滑模面和滑模控制律；
6、基于李雅普諾夫方法和滑模控制律，對滑模面進(jìn)行運(yùn)動可達(dá)性分析，驗(yàn)證當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)沿滑模面是否漸近可達(dá)，以提高系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性；
7、基于李雅普諾夫方法和跟蹤誤差模型，對相鄰車輛的滑模面相減處理，得到車間距誤差和速度誤差的滑模運(yùn)動方程，確定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的滑模運(yùn)動方程的指數(shù)是否穩(wěn)定，以提高系統(tǒng)的指數(shù)弦穩(wěn)定性。
8、本申請的車輛縱向跟隨滑模控制構(gòu)建方法對車輛三階動力學(xué)模型建模，設(shè)計(jì)滑模面和滑模控制律使系統(tǒng)狀態(tài)沿滑模面滑動并收斂到期望狀態(tài)，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性；同時(shí)采用李雅普諾夫方法，對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，驗(yàn)證系統(tǒng)在滑?？刂坡?span style='display:none'>作用具備指數(shù)穩(wěn)定性以及滑模運(yùn)動方程的指數(shù)弦穩(wěn)定，可提高系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性，確保復(fù)雜工況下，系統(tǒng)的車輛間的距離和速度精確地收斂到期望狀態(tài)。
9、具體地，基于車輛三階動力學(xué)模型，設(shè)計(jì)滑模面和滑模控制律，包括：
10、設(shè)計(jì)基于狀態(tài)誤差加權(quán)和的滑模面，滑模面的公式為：
11、
12、其中，i＝1,...,n，δ為通信時(shí)間滯后量，假定第i輛車相對于第(i-1)輛車及領(lǐng)頭車輛的滯后量相等，p0為頭車的縱向行駛位移，pi，pi-1分別為第i輛車與第(i-1)輛車的縱向行駛位移，v0為頭車的縱向行駛速度，vi，vi-1分別為第i輛車與第(i-1)輛車的縱向行駛速度，a0為頭車的縱向行駛加速度，ai，ai-1分別為第i輛車與第(i-1)輛車的縱向行駛加速度，li為第i輛車的長度，q1、q2、q3、q4、q5、q6為控制參數(shù)。
13、具體地，設(shè)計(jì)基于狀態(tài)誤差加權(quán)和的滑模面之后，包括：
14、基于車輛三階動力學(xué)模型，對滑模面進(jìn)行求導(dǎo)處理，得到滑模面的導(dǎo)數(shù)；
15、基于滑模面的導(dǎo)數(shù)，確定等效控制律和切換控制律；
16、對等效控制律和切換控制律相加，得到滑模控制律。
17、具體地，基于李雅普諾夫方法和滑?？刂坡?，對滑模面進(jìn)行運(yùn)動可達(dá)性分析，驗(yàn)證當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)沿滑模面是否漸近可達(dá)，包括：
18、根據(jù)李雅普諾夫方法，對滑模面進(jìn)行時(shí)間求導(dǎo)處理，得到滑模面時(shí)間導(dǎo)數(shù)；其中，李雅普諾夫方法的公式為：si為滑模面；
19、驗(yàn)證滑模面時(shí)間導(dǎo)數(shù)是否趨近零，以確定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)沿滑模面是否漸近可達(dá)。
20、具體地，基于李雅普諾夫方法和跟蹤誤差模型，對相鄰車輛的滑模面相減處理，得到車間距誤差和速度誤差的滑模運(yùn)動方程，確定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的滑模運(yùn)動方程的指數(shù)是否穩(wěn)定，包括：
21、基于跟蹤誤差模型，對相鄰車輛的滑模面相減處理，得到車間距誤差和速度誤差的滑模運(yùn)動方程；
22、驗(yàn)證滑模運(yùn)動方程是否符合預(yù)設(shè)穩(wěn)定性定理規(guī)則，以確定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的滑模運(yùn)動方程的指數(shù)是否穩(wěn)定；預(yù)設(shè)穩(wěn)定性定理規(guī)則基于李雅普諾夫方法設(shè)計(jì)。
23、具體地，滑模運(yùn)動方程的公式為：
24、
25、其中，i＝1,...,n，δ為通信時(shí)間滯后量，e1,i為第i輛車與第(i-1)輛車的位置誤差，e2,i為第i輛車與第(i-1)輛車的速度誤差，l1，l2，l3和l4為當(dāng)前選取的滑模面的控制參數(shù)的評估比值。
26、具體地，基于有界變參數(shù)的車輛三階動力學(xué)模型的公式為：
27、
28、其中，i＝1,2,...n，δ1為固定系統(tǒng)時(shí)滯量，且滿足[pi(s),vi(s),ai(s)]t＝φi(s)，δ1＜s≤0，pi為車輛縱向行駛位移，vi為車輛縱向行駛速度，ai為車輛縱向行駛加速度，τi是車輛的時(shí)間常數(shù)，ui為車輛的油門/剎車輸入量，bi為車輛i的空氣阻力值與質(zhì)量值的比值，gi為車輛i的車輛阻力值與質(zhì)量值的比值，di為車輛i的質(zhì)量值的倒數(shù)。
29、具體地，基于固定間距策略的跟蹤誤差模型的公式為：
30、
31、其中，e1,i為第i輛車與第(i-1)輛車的位置誤差，e2,i為第i輛車與第(i-1)輛車的速度誤差，e3,i為第i輛車與第(i-1)輛車的加速度誤差，pi為第i輛車的縱向行駛位移，pi-1為第(i-1)輛車的縱向行駛位移，vi為第i輛車的縱向行駛速度，vi-1為第(i-1)輛車的縱向行駛速度，ai為第i輛車的縱向行駛加速度，ai-1為第(i-1)輛車的縱向行駛加速度，di-1,i為第i輛車與第(i-1)輛車的實(shí)際間距，ddes,i為第i輛車與第(i-1)輛車的理想間距，li為第i輛車的長度，ri為理想間距，采取固定間距策略，ri為常數(shù)。
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1.車輛縱向跟隨滑模控制構(gòu)建方法，其特征在于，所述方法執(zhí)行包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于車輛三階動力學(xué)模型，設(shè)計(jì)滑模面和滑?？刂坡?，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，設(shè)計(jì)基于狀態(tài)誤差加權(quán)和的滑模面之后，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于李雅普諾夫方法和滑模控制律，對滑模面進(jìn)行運(yùn)動可達(dá)性分析，驗(yàn)證當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)沿滑模面是否漸近可達(dá)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于李雅普諾夫方法和跟蹤誤差模型，對相鄰車輛的滑模面相減處理，得到車間距誤差和速度誤差的滑模運(yùn)動方程，確定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的滑模運(yùn)動方程的指數(shù)是否穩(wěn)定，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，滑模運(yùn)動方程的公式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于有界變參數(shù)的車輛三階動力學(xué)模型的公式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于固定間距策略的跟蹤誤差模型的公式為：
【技術(shù)特征摘要】
1.車輛縱向跟隨滑?？刂茦?gòu)建方法，其特征在于，所述方法執(zhí)行包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于車輛三階動力學(xué)模型，設(shè)計(jì)滑模面和滑模控制律，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，設(shè)計(jì)基于狀態(tài)誤差加權(quán)和的滑模面之后，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于李雅普諾夫方法和滑?？刂坡?，對滑模面進(jìn)行運(yùn)動可達(dá)性分析，驗(yàn)證當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)沿滑模面是否漸近可達(dá)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛煥斌，隋皓，
申請(專利權(quán))人：韓山師范學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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