一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114265316A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111614397.X(22)申请日2021.12.27(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明区思明南路422号申请人厦门大学深圳研究院(72)发明人王靖瑶郭景华郑华青邓醒明李依格(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所(普通合伙)35200代理人马应森(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法(57)摘要一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法，涉及汽车智能安全与自动驾驶。通过车载传感器及V2X无线通信网络来分别实时采集自车以及前车和领航车辆的行驶运动状态信息；设计单个车辆的动力学模型，结合上述信息建立具有参数不确定性的车辆编队纵向控制系统；建立智能电动车编队控制的目标函数，并给出队列控制应满足的性能指标；设计抗通信间歇的车辆编队的鲁棒H∞控制方法，实时计算编队控制所需的车轮电机驱动力矩。基于模型依赖平均驻留时间方法，设计一种子控制器的切换策略，有效屏蔽领航车辆的信息在传输过程发生通信间歇的影响，同时抑制参数不确定性的干扰，实现队列系统在通信间歇影响下的指数稳定性和L2增益性能。CN114265316ACN114265316A权利要求书1/2页1.一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)通过车载传感器以及V2X无线通信网络来分别实时采集自车以及前车和领航车辆的行驶运动状态信息；2)设计单个车辆的动力学模型，结合利用车载传感器和V2X无线通信网络得到的信息，建立具有参数不确定性的车辆编队纵向控制系统；3)建立智能电动车编队控制的目标函数，并给出队列控制应满足的性能指标；4)设计抗通信间歇的车辆编队的鲁棒H∞控制方法，实时计算编队控制所需的车轮电机驱动力矩，实现智能电动车的编队控制。2.如权利要求1所述一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法，其特征在于在步骤1)中，所述实时采集自车以及前车和领航车辆的行驶运动状态信息的具体步骤为：(1)车辆队列由N+1辆车组成，编号为0,…,N，其中0号车为领航车辆，1,…,N号车为跟随车辆；(2)通过车载传感器和GPS实时感知自车和前车的状态信息，即进行位置的确定，并且测量行驶速度和加速度信息；(3)自车通过V2X无线通信网络与队列中的其他跟随车进行信息交互，实时接收相应的行驶运动状态信息，主要包括领航车辆的行驶速度和加速度信息，并将自车的状态信息广播出去。3.如权利要求1所述一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法，其特征在于在步骤2)中，所述建立具有参数不确定性的车辆编队纵向控制系统的具体步骤为：(1)使用牛顿第二定律推导出单个车辆的非线性纵向动力学表达式，接着基于逆模型补偿技术进行反馈线性化，得到反馈线性化模型，从而求出单个车辆的线性纵向动力学模型；(2)将自车与领航车辆的位置差、速度差和加速度差作为状态向量，考虑系统的参数不确定项，建立单个车辆的纵向运动模型；(3)根据单个车辆的动力学模型和运动学模型，增广得到车辆队列的动力学模型和运动学模型，进而建立参数不确定性下的智能电动车编队纵向控制模型。4.如权利要求1所述一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法，其特征在于在步骤3)中，所述建立智能电动车编队控制的目标函数，并给出队列控制应满足的性能指标，具体包括：(1)设定自车与领航车辆的速度差，自车与前车的距离差作为自变量，构造车辆队列控制的目标函数，即跟随车辆与相邻前车保持期望的不变间距，同时与领航车辆保持一致的行驶速度，进而使编队保持恒定的期望队形；(2)提出指数稳定性与L2增益性能的定义，作为通信间歇影响下队列控制的期望实现指标。5.如权利要求1所述一种抗通信间歇的智能网联电动汽车队列鲁棒控制方法，其特征在于在步骤4)中，所述设计抗通信间歇的车辆编队的鲁棒H∞控制方法，实时计算编队控制所需的车轮电机驱动力矩的具体步骤为：2CN114265316A权利要求书2/2页(1)结合图论，分别设计通信正常与通信间歇时的子控制器，并将其代入编队模型，建立由两个子系统组成的车辆队列闭环控制系统；(2)基于模型依赖平均驻留时间方法设计出子控制器的切换策略；(3)基于Lyapunov稳定理论和线性矩阵不等式方法，给出队列闭环系统满足指数稳定性的充分条件；(4)运用线性矩阵不等式技术，即设计在通信间歇环境下队列闭环系统具有指数L2性能所需要满足的线性矩阵不等式条件，进而通过求解该不等式来得到鲁棒控制器的增益；(5)将鲁棒控制器代入反馈线性化模型，实时