本發(fā)明屬于車輛控制，尤其涉及一種車輛隊(duì)列滑?？刂品椒ê脱b置、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來，網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛車輛越來越受到關(guān)注，v2v通信技術(shù)允許實(shí)時(shí)傳輸狀態(tài)信息，如位置、加速度和速度。后續(xù)車輛可以利用車載傳感器來接收和解釋這些信息，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制。但在復(fù)雜的交通環(huán)境和惡劣的天氣條件下，不可預(yù)見的電氣或電磁干擾可能會(huì)干擾通信設(shè)備或信號傳輸，甚至車輛隊(duì)列通信中斷。隨著學(xué)者對此問題的深入研究，滑動(dòng)模式控制作為一種強(qiáng)大的解決方案出現(xiàn)，在復(fù)雜和不確定的環(huán)境中提供了強(qiáng)大的彈性和快速響應(yīng)特性。通過引入滑模面，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)的精確控制，提高了整體控制效果，減輕了干擾對通信系統(tǒng)的影響。y.zhu等設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合分布式自適應(yīng)滑模控制器，以避免相鄰車輛的擾動(dòng)影響。g.feng等采用滑?？刂评碚搧硖幚聿煌臄_動(dòng)并使其收斂性最小化，從而提出了一種新的協(xié)調(diào)控制方案，實(shí)現(xiàn)了隊(duì)列穩(wěn)定。目前，常用的滑?？刂品椒òǖ人仝吔?、準(zhǔn)滑模趨近律和指數(shù)趨近律。許多學(xué)者研究證明，等速趨近律表現(xiàn)出較慢的控制速度和明顯的加速度振蕩，導(dǎo)致滑模穩(wěn)定性較差。另一方面，準(zhǔn)滑?？刂埔?guī)律具有較好的穩(wěn)定性和較快的控制速度。然而，它的加速度和控制輸入的平滑性不如指數(shù)趨近律。指數(shù)趨近律允許滑模在非有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到期望狀態(tài)，轉(zhuǎn)換函數(shù)最終收斂到零，這種方法提供了更快的控制速度和更穩(wěn)定的控制輸入。

2、然而，車輛隊(duì)列另一個(gè)重要組成部分是車輛間距策略，這對隊(duì)列的控制具有重要影響。間距策略決定了預(yù)設(shè)車間距離的合理性，從而影響了交通安全和道路通行能力。目前，常用的間距策略包括恒定間距策略和恒定時(shí)距策略。在車輛通信中斷的情況下，聯(lián)網(wǎng)車輛將過渡為非聯(lián)網(wǎng)車輛，阻礙信息接收和傳輸，從而使車輛隊(duì)列不穩(wěn)定，并可能導(dǎo)致追尾。為了解決這些問題，來自國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究。h.chehardoli等基于恒定間距策略，引入了一種恒間距的動(dòng)態(tài)策略，并提出了一種新的分散魯棒自適應(yīng)共識協(xié)議。ge?guo等提出了一種通過恒定間距策略來調(diào)整車輛間距的自適應(yīng)滑模隊(duì)列控制方案?；诤愣〞r(shí)距策略，y.bian等研究了使用車對車(v2v)通信技術(shù)的多領(lǐng)導(dǎo)者跟蹤策略，并引入恒定時(shí)距策略以確保干擾衰減能力。恒定間距策略(cs)只能在至少有一個(gè)領(lǐng)航者—跟隨者通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)間距誤差上的串穩(wěn)定性。此外，由于采用恒定間距策略的車輛難以應(yīng)對多變的跟馳情況，純恒定間距策略車輛隊(duì)列在實(shí)際中的應(yīng)用受到了很大的影響。恒定時(shí)距策略(cth)可以在一定程度上提高車輛隊(duì)列的穩(wěn)定性，但純恒定時(shí)距策略(cth)在快速變化的速度條件下缺乏靈活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種車輛隊(duì)列滑模控制方法和裝置、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對車輛隊(duì)列的擾動(dòng)抑制和平滑性控制，同時(shí)保證車輛隊(duì)列通信中斷下的車輛隊(duì)列整體穩(wěn)定性，并保證在車輛隊(duì)列的穩(wěn)定性在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、一種車輛隊(duì)列滑?？刂品椒ǎǎ?/p>

4、步驟s1、根據(jù)車輛間的預(yù)期距離，得到車輛間的位置誤差、速度誤差；

5、步驟s2、根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差，得到存在外部干擾時(shí)的車輛縱向非線性動(dòng)力學(xué)模型；

6、步驟s3、根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差和存在外部干擾時(shí)的車輛縱向非線性動(dòng)力學(xué)模型，得到車輛隊(duì)列空間狀態(tài)；

7、步驟s4、根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差，得到狀態(tài)切換函數(shù)；

8、步驟s5、根據(jù)車輛隊(duì)列狀態(tài)空間狀態(tài)和狀態(tài)切換函數(shù)，得到隊(duì)列狀態(tài)控制律；

9、步驟s6、根據(jù)狀態(tài)切換函數(shù)，得到指數(shù)趨近律；

10、步驟s7、根據(jù)指數(shù)趨近律、狀態(tài)切換函數(shù)和滑?？刂茣r(shí)的車輛隊(duì)列空間狀態(tài)，得到滑?？刂坡?；

11、步驟s8、根據(jù)滑?？刂坡珊完?duì)列狀態(tài)控制律，得到車隊(duì)控制律。

12、作為優(yōu)選，隊(duì)列狀態(tài)控制律為：

13、

14、其中，q1為車輛位置誤差的系數(shù)，q2為車輛速度誤差的系數(shù)，gi為通信延遲時(shí)間，ai-1和vi-1為車輛i-1的加速度和速度，vi為車輛i的速度，ci為阻力系數(shù)，f為車輛阻力系數(shù)，mi為車輛質(zhì)量，ωi(t)為外部環(huán)境對車輛隊(duì)列通信的集中干擾，ai-1(t)為車輛i-1的加速度。

15、作為優(yōu)選，滑?？刂坡蔀椋?/p>

16、

17、其中，si為狀態(tài)切換函數(shù)。

18、本發(fā)明還提供一種車輛隊(duì)列滑?？刂蒲b置，包括：

19、第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)車輛間的預(yù)期距離，得到車輛間的位置誤差、速度誤差；

20、第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差，得到存在外部干擾時(shí)的車輛縱向非線性動(dòng)力學(xué)模型；

21、第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差和存在外部干擾時(shí)的車輛縱向非線性動(dòng)力學(xué)模型，得到車輛隊(duì)列空間狀態(tài)；

22、第四計(jì)算模塊，用于根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差，得到狀態(tài)切換函數(shù)；

23、第五計(jì)算模塊，用于根據(jù)車輛隊(duì)列狀態(tài)空間狀態(tài)和狀態(tài)切換函數(shù)，得到隊(duì)列狀態(tài)控制律；

24、第六計(jì)算模塊，用于根據(jù)狀態(tài)切換函數(shù)，得到指數(shù)趨近律；

25、第七計(jì)算模塊，用于根據(jù)指數(shù)趨近律、狀態(tài)切換函數(shù)和滑?？刂茣r(shí)的車輛隊(duì)列空間狀態(tài)，得到滑?？刂坡桑?/p>

26、第八計(jì)算模塊，用于根據(jù)滑?？刂坡珊完?duì)列狀態(tài)控制律，得到車隊(duì)控制律。

27、作為優(yōu)選，隊(duì)列狀態(tài)控制律uin(t)為：

28、

29、其中，q1為車輛位置誤差的系數(shù)，q2為車輛速度誤差的系數(shù)，gi為通信延遲時(shí)間，ai-1和vi-1為車輛i-1的加速度和速度，vi為車輛i的速度，ci為阻力系數(shù)，f為車輛阻力系數(shù)，mi為車輛質(zhì)量，ωi(t)為外部環(huán)境對車輛隊(duì)列通信的集中干擾，ai-1(t)為車輛i-1的加速度。

30、作為優(yōu)選，滑模控制律為：

31、

32、其中，si為狀態(tài)切換函數(shù)。

33、本發(fā)明還提供一種車輛隊(duì)列滑?？刂葡到y(tǒng)，包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有由所述處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在被所述處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行車輛隊(duì)列滑模控制方法。

34、本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行車輛隊(duì)列滑?？刂品椒?。

35、本發(fā)明根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差和存在外部干擾時(shí)的車輛縱向非線性動(dòng)力學(xué)模型，得到車輛隊(duì)列空間狀態(tài)；根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差，得到狀態(tài)切換函數(shù)；根據(jù)車輛隊(duì)列狀態(tài)空間狀態(tài)和狀態(tài)切換函數(shù)，得到隊(duì)列狀態(tài)控制律；根據(jù)狀態(tài)切換函數(shù)，得到指數(shù)趨近律；根據(jù)指數(shù)趨近律、狀態(tài)切換函數(shù)和滑?？刂茣r(shí)的車輛隊(duì)列空間狀態(tài)，得到滑模控制律；根據(jù)滑?？刂坡珊完?duì)列狀態(tài)控制律，得到車隊(duì)控制律。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)對車輛隊(duì)列的擾動(dòng)抑制和平滑性控制，同時(shí)保證車輛隊(duì)列通信中斷下的車輛隊(duì)列整體穩(wěn)定性，并保證在車輛隊(duì)列的穩(wěn)定性在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種車輛隊(duì)列滑?？刂品椒?，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的車輛隊(duì)列滑?？刂品椒?，其特征在于，隊(duì)列狀態(tài)控制律為：

3.如權(quán)利要求2所述的車輛隊(duì)列滑?？刂品椒?，其特征在于，滑?？刂坡蔀椋?/p>

4.一種車輛隊(duì)列滑?？刂蒲b置，其特征在于，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的車輛隊(duì)列滑?？刂蒲b置，其特征在于，隊(duì)列狀態(tài)控制律為：

6.如權(quán)利要求5所述的車輛隊(duì)列滑模控制裝置，其特征在于，滑?？刂坡蔀椋?/p>

7.一種車輛隊(duì)列滑?？刂葡到y(tǒng)，包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有由所述處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在被所述處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的車輛隊(duì)列滑?？刂品椒?。

8.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的車輛隊(duì)列滑模控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種車輛隊(duì)列滑模控制方法和裝置、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)，包括：根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差和存在外部干擾時(shí)的車輛縱向非線性動(dòng)力學(xué)模型，得到車輛隊(duì)列空間狀態(tài)；根據(jù)車輛間的位置誤差、速度誤差，得到狀態(tài)切換函數(shù)；根據(jù)車輛隊(duì)列狀態(tài)空間狀態(tài)和狀態(tài)切換函數(shù)，得到隊(duì)列狀態(tài)控制律；根據(jù)狀態(tài)切換函數(shù)，得到指數(shù)趨近律；根據(jù)指數(shù)趨近律、狀態(tài)切換函數(shù)和滑?？刂茣r(shí)的車輛隊(duì)列空間狀態(tài)，得到滑?？刂坡桑桓鶕?jù)滑?？刂坡珊完?duì)列狀態(tài)控制律，得到車隊(duì)控制律。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)對車輛隊(duì)列的擾動(dòng)抑制和平滑性控制，同時(shí)保證車輛隊(duì)列通信中斷下的車輛隊(duì)列整體穩(wěn)定性，并保證在車輛隊(duì)列的穩(wěn)定性在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：王建強(qiáng),童婷,操建中,賀鵬鳴,李世威,朱光祖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9