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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明提供了一种多人驾车切入混合车群的协同控制方法，包括以下步骤：S1.采集多人驾车切入混合交通的信息；S2.根据步骤S1采集的信息和牛顿第二定律构建车辆纵向动力学模型；S3.根据车辆纵向动力学模型建立车辆的状态空间；S4.根据车辆的状态空间整合网联自动车控制算法、人驾车控制算法以及切入人驾车控制算法，从而构建统一的混合车群误差动力学方程；S5.根据步骤S4，从物理信息的视角出发，构建多人驾车切入混合车群的协调控制方法。本发明一种多人驾车切入混合车群的协同控制方法，能有效保证切入后的混合车群一致稳定的行驶，并能减少燃油消耗，提高道路交通的整体效率，为未来拥堵的混合交通提供一种安全可行的解决方案。

主权项：1.一种多人驾车切入混合车群的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采集多人驾车切入混合交通的信息；S2.根据步骤S1采集的信息和牛顿第二定律构建车辆纵向动力学模型；所述步骤S2中，车辆纵向动力学模型的构建步骤如下：S2.1根据牛顿第二定律建立车辆纵向动力学方程，计算表达式如下：Miait＝FT,it-FR,it式中，Mi是第i辆车的质量，ai表示纵向加速度，FT,i表示施加在第i辆车上的牵引力，FR,i表示施加在第i辆车上的总阻力；S2.2定义牵引力和阻力，重新表示车辆纵向动力学方程，计算表达式如下： 式中，表示传动系统机械效率，Tit表示制动力矩，ri表示轮胎半径，C表示第i辆车的气动阻力系数，ρ表示空气密度，Ai表示单位迎面推力，g表示重力加速度，fi表示阻力系数，θ表示路面坡度；S2.3通过步骤S2.2的车辆纵向动力学方程和控制理论，表示第i辆车的位置和速度，表示如下： 式中，pit表示第i辆车的位置，vit表示第i辆车的速度；S3.根据车辆纵向动力学模型建立车辆的状态空间；所述步骤S3中，建立车辆的状态空间，第i辆车的状态空间的计算表达式如下： 式中，xit＝[pit,vit]T，Tit表示制动力矩；S4.根据车辆的状态空间整合网联自动车控制算法、人驾车控制算法以及切入人驾车控制算法，从而构建统一的混合车群误差动力学方程；所述步骤S4中，混合车群误差动力学方程的构建步骤如下：S4.1计算第i辆车的位置误差和速度误差，计算表达式如下： 式中，*表示网联自动车或人驾车，ddes表示车辆的期望车间距；S4.2设计第j辆网联自动车的纵向控制器，表达式如下： 式中，其中分别表示第j辆网联自动车的位置控制增益和速度控制增益；其中分别表示第j辆网联自动车在t时刻的位置误差和速度误差，是第j辆车的质量；构建第j辆网联自动车的误差动力学状态方程，表达式如下： 一个混合车群中包含了n辆网联自动车，n辆网联自动车的状态向量呈现为： 根据网联自动车的通信时延，构建一个混合车群中所有网联自动车的误差动力学状态方程： 式中，En×n＝diag{a00,a11,a22,...,aNN}表示混合车群内网联自动车的相对阶数，N表示混合车群内总车辆数量，L表示拉普拉斯矩阵，F表示牵制矩阵，其中MCAV表示网联自动车的质量，τ表示是通信时延；S4.3设计第k辆人驾车的纵向控制器，表达式如下： 式中其中分别表示人驾车的位置控制参数和速度控制参数；其中分别表示第k辆人驾车在t时刻的位置误差和速度误差；构建第k辆人驾车的误差动力学状态方程，表达式如下： 一个混合车群包含了m辆人驾车，所有人驾车的状态向量呈现为： 根据人驾车的响应时延，构建一个混合车群中所有人驾车的误差动力学状态方程： 式中，Em×m＝diag{b11,b22,...,bNN}表示混合车群内人驾车的相对阶数，β＝βHVMHV，其中MHV表示人驾车的质量，σ表示人驾车的反应延迟；S4.4设计切入车辆的纵向控制器，表达式如下： 式中，分别表示切入的人驾车的位置控制参数和速度控制参数；有l辆人驾车切入到混合车群中，构建切入后的混合车群所有人驾车的误差动力学方程，表达式如下： 式中，Em+l×m+l＝diag{b11,b22,…,bN+l×N+l}表示所有需要切入的人驾车切入到混合车群后所有人驾车的相对阶数，#表示切入后的混合车群中所有的人驾车；设计切入车辆以恒定横向速度切入到混合车群中，横向速度的表达式如下： 式中，表示一个群体中第o辆切入人驾车的横向速度，Vo,con,y表示第o辆切入人驾车横向速度的恒定值；S4.5将网联自动车控制算法、人驾车控制算法和切入人驾车控制算法整合到一起，得到统一的混合车群误差动力学方程，表达式如下： 式中，EN+l×N+l＝diag{c11,c22,…,cN+lN+l}表示混合车群中所有车辆的相对阶数，若cii＝1，则第i辆车是网联自动车，否则，第i辆车是人驾车；Em+l×m+l＝diag{b11,b22,…,bN+lN+l}，若bkk＝1，则第k车是人驾车，否则，第k车是网联自动车，其中，m+l表示对角线元素中人驾车的数量；En×n＝diag{a00,a11,a22,…,aN+lN+l}，若ajj＝1，则第j辆车是网联自动车，否则，第j辆车是人驾车，其中，n表示对角线元素中网联自动车的数量；S5.根据步骤S4，从物理信息的视角出发，构建多人驾车切入混合车群的协调控制方法；所述步骤S5，在物理层，分析混合车群的行驶状态，研究人驾车切入目标车道混合车群对稳定性的影响，然后根据混合车群和切入人驾车的信息调整车辆状态，使切入人驾车切入混合车群后能一致稳定的行驶；在信息层，将获得的网联自动车和人驾车信息以拓扑的形式呈现在信息空间，然后探索切入过程中，切入人驾车与混合车群的拓扑结构变化，从而揭示网联自动车之间的通信关系以及异质车辆之间的信息获取形式。

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