[发明专利]一种预设性能恢复的多车容错切换控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种预设性能恢复的多车容错切换控制方法及装置，该方法包括：获取车辆状态参数，根据车辆状态参数构建车辆纵向动力学方程，并基于车辆纵向动力学方程得到多车一致性误差方程；根据多车一致性误差方程构建预设性能边界函数，并根据预设性能边界函数构造基于障碍函数的滑模控制器；在车辆故障后将备份执行器切换得到预设时刻，并根据车辆故障数据及期望误差约束边界得到误差移位函数，基于误差移位函数得到多车同步误差；将多车同步误差输入所述滑模控制器，基于滑模控制器的误差容错使得多车同步误差实现预设性能恢复。本发明能进一步提升网联多车系统失效运行控制的安全性，解决约束条件下冗余控制器切换不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及车队协同控制及容错控制技术领域，尤其涉及一种预设性能恢复的多车容错切换控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着车辆普及率的提升，道路交通情况急剧恶化。当前，交通环境面临大气污染、交通拥塞以及通行时间过长等问题，车辆编队行驶是缓解交通压力，提升交通效率，减少污染物排放的有效途径。网联多车通过车载移动通信设备(V2V)实现车车互联，通过网络相连的车辆彼此之间共享速度、位置等必要信息，实现车辆按照某种预设策略协同运动的目标。因此，车辆队列对其同步速度，位置误差均有一定性能要求，多车系统中车辆正常运行时，其误差将保持在预设误差范围。

目前针对多车编队行驶的研究中，大部分工作均假设车辆运行在正常工况下，未考虑车辆编队在发生故障后如何保持一致或者降级运行的问题。在队列中车辆发生故障后，由于原有故障元件无法有效提供期望力矩输出，备份原器件将被启用，由于故障发生到备份原器件激活起作用需要一定的切换时间，在该时间间隔内，车辆执行器输出将被至0，车辆原有性能边界将被违反，多车系统一致性将被破坏。由此，极易导致队列失稳乃至于会发生连环碰撞等严重交通事故。现有车辆队列容错控制往往只聚焦于容错控制效果，而忽视了备份执行器切换过程中，由于切换时间的存在，导致预设误差边界被违反进而导致车辆失稳的情况。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种预设性能恢复的多车容错切换控制方法，聚焦于网联多车队列发生执行器故障后，备份执行器非理想切换的情况下，如何在指定有限时间内，将多车同步误差性能恢复至原有误差带内的问题。通过本发明，能进一步提升网联多车系统失效运行控制的安全性，解决约束条件下冗余控制器切换不稳定的问题。

为达上述目的，本发明一方面提出了一种预设性能恢复的多车容错切换控制方法，包括：

获取车辆状态参数，根据所述车辆状态参数构建车辆纵向动力学方程，并基于所述车辆纵向动力学方程得到多车一致性误差方程；

根据所述多车一致性误差方程构建预设性能边界函数，并根据所述预设性能边界函数构造基于障碍函数的滑模控制器；

在车辆故障后将备份执行器切换得到预设时刻，并根据车辆故障数据及期望误差约束边界得到误差移位函数，基于所述误差移位函数得到多车同步误差；

将所述多车同步误差输入所述滑模控制器，基于所述滑模控制器的误差容错使得所述多车同步误差实现预设性能恢复。

根据本发明实施例的预设性能恢复的多车容错切换控制方法还可以具有以下附加技术特征：

进一步地，所述基于车辆纵向动力学方程得到多车一致性误差方程，包括：获取车辆数据；其中，所述车辆数据至少包括以下一种数据：代数图论数据、制动安全距离约束数据和车间通信拓扑结构数据；利用所述车辆纵向动力学方程计算所述车辆数据，得到所述多车一致性误差方程。

进一步地，在所述根据所述多车一致性误差方程构建预设性能边界函数之后，所述方法，还包括：根据误差变换公式得到原有转换误差。