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专利号: 2020108121601
申请人: 东北大学秦皇岛分校
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于非线性终端滑模方法的车队有限时间制动控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1、根据车辆运行情况,建立车队动力学模型;

步骤2、构造车辆的固定间距误差,确定车队的控制目标;

步骤3、基于车辆的间距误差,选取非线性终端滑模面使车间距误差在有限时间内收敛,并考虑外部扰动,分别设计领队车控制器和跟随车控制器,实现车队的控制目标。

2.根据权利要求1所述的基于非线性终端滑模方法的车队有限时间制动控制方法,其特征在于:步骤1所述建立的车队动力学模型如下公式所示:其中,xi(t)和vi(t)表示车队中第i辆车在t时刻的位置和速度信息,i=0,1,...,n,n+1为车队中车辆总数,ui(t)表示第i辆在t时刻的控制输入,ξi(t)表示外部扰动,并设定扰动是有界的,即 ξi和 分别表示扰动的下界和上界。

3.根据权利要求2所述的基于非线性终端滑模方法的车队有限时间制动控制方法,其特征在于:步骤2所述车辆固定的间距误差如下公式所示:ei(t)=xi-1(t)-xi(t)-δ-L其中,xi-1(t)为t时刻第i-1辆车的位置信息,i=1,...,n,δ为期望车间距,L为车长;

则确定车队的控制目标为:通过设计控制器,使领队车停在期望位置,跟随车收敛到相同的间距误差,如下公式所示:其中,x0(t)和v0(t)分别为领队车在t时刻的位置和速度信息,q0为领队车期望的停车位置。

4.根据权利要求3所述的基于非线性终端滑模方法的车队有限时间制动控制方法,其特征在于:步骤3所述设计领队车控制器的具体方法为:领队车期望的停车位置为q0,到达停车位置时速度为0,设定领队车到达期望的停车地点的状态为虚拟头车信息,如下公式所示:e0(t)=q0-x0(t)

其中,x0(t)领队车的位置信息,e0(t)为领队车距离期望停车点的间距误差;

选取非线性终端滑模面使车间距误差在有限时间内收敛,如下公式所示:其中,si(t)为滑模面的表达式,sign()为符号函数,ci为正常数;

同时,为了保证车队串稳定性,引进了新的耦合滑模面,如下公式所示:其中,Si(t)为耦合的滑模面,q≠0为常数;

进而基于李雅普诺夫方法,设计领队车的控制器,如下公式所示:其中,u0(t)为领队车t时刻的控制输入,k为正常数, 和 为领队车t时刻所受到扰动的估计扰动误差,满足 和ξ0(t)为领队车t时刻所受到扰动的上界和下界, 和 为领队车t时刻所受到扰动的上界估计值和下界估计值,μ0的值与q和S0(t)有关,满足:

5.根据权利要求4所述的基于非线性终端滑模方法的车队有限时间制动控制方法,其特征在于:步骤3所述设计跟随车控制器的具体方法为:基于李雅普诺夫方法,设计跟随车控制器,如下公式所示:其中,

其中,ui(t)为第i辆车t时刻的控制输入,k为正常数, 和ξi(t)为第i辆车t时刻所受到扰动的上界和下界, 和 为第i辆车t时刻所受到扰动的上界估计值和下界估计值, 和 为第i辆车t时刻所受到扰动的估计扰动误差,三者满足和 为第i辆车t时刻所受到扰动的上界和下界估计扰动误差的最大值,满足以下条件:扰动自适应律为:

其中,ηi>0的常数,μi定义如下