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申请/专利权人：昆明理工大学

摘要：本发明涉及智能交通技术领域，且公开了一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，对长度为N的队列系统整体坐标进行转化，将节点车辆的状态从地面坐标转化为误差状态，根据队列中各节点车辆物理参数、队列系统结构以及外部交通波信号参数，选取控制增益取值，使队列系统整体等效为一个关于各节点车辆误差状态的弹簧质量振动系统，完成对交通波的抑制。该基于汽车队列的交通波抑制控制方法通过对汽车队列系统整体进行振动模态分析，得到各节点车辆分布式控制器的控制增益取值，能够在交通流下游出现交通波干扰时，通过所述控制器调节控制各节点车辆的运动，使汽车队列系统能够对一定范围内的交通波扰动进行吸收抑制，提高车辆行驶的安全性。

主权项：1.一种基于汽车队列的交通波抑制控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、对长度为N的队列系统整体坐标进行转化，将节点车辆的状态从地面坐标转化为误差状态；所述步骤S1包括以下步骤：S1.1、根据具体交通状况、各节点车辆的物理属性和队列规模，采用固定间距几何策略；所述步骤S1.1中的固定间距几何策略使用表示节点车辆α和相邻车辆α+1之间的期望跟驰间距，的计算公式如下： 其中，Aα表示节点车辆α的安全范围的一半，Aα+1表示相邻车辆α+1安全范围的一半，所述步骤S1.1中的固定间距几何策略使用xα表示节点车辆α相对于坐标原点的绝对位移，表示车辆α在队列处于稳定状态时，车辆α相对于坐标原点的位置，即期望位移，第N辆节点车辆的期望位移为计算公式如下： 其中，表示期望位移，表示队列之后的第一辆跟随外部车辆不包含与队列系统的期望位置，表示队列之后的第一辆跟随外部车辆与第N辆节点车辆的间距；对于队列中的第α辆节点车辆，其误差表达式如下： 其中，pα、分别表示节点车辆α振动过程中的位移误差、速度误差和加速度误差，表示期望速度，表示期望加速度，xα表示车辆α相对于坐标原点的绝对位移，表示车辆α的绝对速度，表示车辆α的绝对速度；S1.2、根据固定间距几何策略，将满足所选几何策略的节点车辆状态设置为0误差位置；S2、根据队列中各节点车辆物理参数以及外部交通波信号参数，选取控制增益取值，使队列系统整体等效为一个关于各节点车辆误差状态的弹簧质量振动系统，完成对交通波的抑制；所述步骤S2包括以下步骤：S2.1、设定队列系统各分布式控制器采用相同形式的跟驰控制策略；所述步骤S2.1中的节点车辆的控制信号表达式如下： 其中，mα表示节点车辆α的质量，aα,ε表示与节点车辆α具有通信的车辆ε，pα和pε分别表示车辆α和车辆ε的位移误差，kpα,ε和kvα,ε分别为作用在车辆对α,ε上的位移控制增益和速度控制增益，和分别表示节点车辆是否受到来自车辆VF和VR，fVF和分别表示车辆VF对位移和速度的干扰，fVR和分别表示车辆VR对位移和速度的干扰，aα,ε满足以下表达式： 和满足如下表达式： 上述表达式中表示ε和α部位同一辆车，并一点内部N辆车的数据进行求和；S2.2、将各节点车辆控制信号结合其动力学模型，建立关于汽车队列整体的闭环动力学方程，并将动力学方程转换为等效的弹簧质量模型；所述弹簧质量模型表达式如下： 其中，{pt}、和分别为队列中所有车辆的位移、速度、加速度合向量，f·表示队列中各车辆所受外力的合向量，[M]、[Kv]、[Kp]分别为惯性矩阵、速度控制增益矩阵以及位移控制增益矩阵，[Kv]和[Kp]具体表达式如下： 其中，⊙表示Hadamard乘积算子，表示对矩阵的转置，IN表示N阶单位矩阵，表示对矩阵的转置，表示邻接矩阵用于描述队列内部各节点车辆之间的通信网络拓扑结构，具体表达式如下： 其中，aα,ε表示与车辆α具有通信的车辆ε，和表示干扰矩阵，躯体表达式如下： 其中，表示节点车辆1受到来自车辆VF的关于车辆速度和位移的干扰，分别表示节点车辆N受到来自车辆VR关于车辆速度和车辆位移的干扰，速度控制增益矩阵与惯性矩阵和位移控制增益矩阵成比例关系，则有如下关系式：[Kv]＝ρ[M]+σ[Kp]其中，ρ和σ均为比例系数；通过解耦运算对系统动力学方程进行解算，解算完成后的系统力学方程： 其中，和分别为解耦后的惯性矩阵，速度控制增益矩阵以及位移控制增益矩阵，完成将原系统整体转化为N个互相独立的单自由度有阻尼受迫振动系统；S2.3、对系统的同步振动进行解算；所述步骤S2.3中具体系统同步振动解的表达式如下： 其中，Φα为车辆α振动幅值，表示初相位，ωα表示振动频率，j表示虚数，e表示自然对数，pα表示节点车辆α振动过程中的位移误差，t表示初始时间；对所述N个互相独立的单自由度有阻尼受迫振动系统的基础上将外力表示为与同态解相同的形式，具体表达式如下： 其中，j表示虚数，e表示自然对数，fVF表示来自车辆VF的干扰信号，FVF表示干扰信号的幅值，ωVF表示干扰信号的圆频率，表示干扰信号的初相位，即t0时刻的相位；S2.4、对衰减系数的分析，设置衰减系数。

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