[发明专利]一种基于轮速前馈补偿的纵向车辆队列协调控制系统

摘要

本发明涉及一种基于轮速前馈补偿的纵向车辆队列协调控制系统，属于智能汽车与智能交通技术领域。本发明针对纵向车辆队列及其分散式控制模式，为队列车辆提供了一种三层体系结构的车载控制系统：顶层是队列控制器，采用基于轮速前馈补偿的定时距控制策略；中间层是协调决策模块，对队列的控制目标和车辆自身的动力学稳定性两个方面进行协调；底层是车辆动力学控制器，通过对车轮驱动力矩和制动力矩的主动调节，在保证车辆纵向动力学稳定的前提下，实现队列整体的控制目标。本发明提供的纵向车辆队列控制系统鲁棒性强，受车辆自身动力学的影响小，可以显著减小队列车辆间距误差，大大提高队列的可靠性和安全性。

主权项

1.一种基于轮速前馈补偿的纵向车辆队列协调控制系统，其特征在于：包括由n辆车组成的纵向车辆队列，队列中的个体车辆通过车载激光雷达传感器探测与其前方距离最近的车辆的间距和相对速度，来跟踪其前方距离最近的车辆的运动；队列中个体车辆的车载控制系统是一种三层的体系结构：顶层是队列控制器，其功能是在保证整个车辆队列稳定的前提下，根据与其前方最近车辆的期望间距、期望相对车速以及前馈的车轮旋转速度信息ω_wi，计算输出初步的目标加速度中间层是协调决策模块，该模块根据实际的路面附着条件和顶层队列控制器输出的初步目标加速度对队列的控制目标和车辆自身的动力学稳定性两个方面进行协调，决策输出最终的队列目标加速度底层是车辆动力学控制器，其作用是通过对车轮驱动力矩和制动力矩的主动调节，在保证车辆纵向动力学稳定即不发生车轮大滑移而失稳的前提下，使车辆的实际加速度值尽可能的趋近于中间层协调决策模块输出的最终队列目标加速度从而实现队列的控制目标；所述的顶层队列控制器采用基于轮速前馈补偿的定时距控制策略，即个体车辆的轮速信息被纳入顶层队列控制器并参与顶层队列控制的决策，对于第i辆车，顶层队列控制器输出的初步目标加速度计算方式如下：式中，x_i‑1、分别代表车辆i‑1的位置和速度，x_i、分别代表车辆i的位置、速度和加速度，ω_wi、r_wi分别代表车辆i的轮速和车轮滚动半径，h_w代表定时距策略的时距常数，k_p、k_v、k_w分别代表间距控制增益、相对速度控制增益、轮速前馈补偿控制增益；所述的轮速ω_wi取该车辆所有车轮轮速中最大的一个。