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专利号: 2021108416706
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2026-03-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于非奇异快速终端滑模控制的车辆协同控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)建立车辆纵向动力学模型;

2)选取车间距控制策略以计算车队中相邻车辆之间的车间距误差;

3)建立非奇异快速终端滑模面;所述非奇异快速终端滑模面为:式中p、q为终端滑模面参数,且 s为滑模面,β为滑模面参数,取正数,为ei的一阶导数;

当系统收敛于滑模面时,两车间距离恒为 车间距固定,故后车车速、加速度会趋于前车车速、加速度。

4)设计滑模控制律为:

其中, 为前车加速度,是本车加速度,sgn(S)为符号函数,ueq为等效控制部分,us为鲁棒项,k为鲁棒项增益,取为正数,通过设置鲁棒项增益k稍大于外界未知干扰上界,用以补偿未知干扰造成的影响,即能够保证系统的稳定性和轨迹跟踪性能;

5)基于Lyapunov稳定性理论,设计Lyapunov函数,以确保系统稳定。

2.根据权利要求1所述一种基于非奇异快速终端滑模控制的车辆协同控制方法,其特征在于,步骤1)所述车辆的纵向动力学模型建立如下:其中v为车的速度,为车的加速度,为车的加速度变化量。

化简得:

其中a、b、c、d为设定的车辆系统参数,表示为:其中m是车的质量,kd为空气阻力系数,km为机械阻力系数,d(t)代表车辆受到的未知外界扰动,τ为发动机的时间常数,u为车辆的控制输入。

3.根据权利要求1所述一种基于非奇异快速终端滑模控制的车辆协同控制方法,其特征在于,步骤2)所述车间距控制策略为:固定车头时距,即控制同一纵向车道上行驶的车队中连续两辆车的车头通过某一点的时间一致;这种控制策略中,车队中相邻车辆之间的期望车间距离是由车头时距和车速一起决定的;车队中相邻车辆之间的车间距误差如式所示:

式中,xi‑1是第i‑1辆车行驶的位置,xi是第i辆车行驶的位置,是第i辆车的行驶速度,li‑1是第i‑1辆车的长度,h为车头时距,其取值为常数,一般取1~2s/veh。

4.根据权利要求1所述一种基于非奇异快速终端滑模控制的车辆协同控制方法,其特征在于,步骤5)所述Lyapunov函数如下:将步骤4)所得滑模控制律函数与步骤3)所得非奇异快速终端滑模面函数带入该Lyapunov函数,并对其求导,得:其中,为e的一阶导数,e为车间距误差;该式证明了该系统是稳定的。