車輛自動(dòng)超車的建模和非線性自適應(yīng)控制

車輛自動(dòng)超車的建模和非線性自適應(yīng)控制

介紹了兩車自動(dòng)超車的非線性自適應(yīng)控制器。考慮了不從道路基礎(chǔ)設(shè)施或車輛間通信獲取信息的三階段超車問(wèn)題。三階段超車模型需要滿足以下3個(gè)條件：①被超車輛正在沿直線路徑運(yùn)動(dòng)；②被超車輛的直線速度是未知的；③反饋控制提供的信息是車輛間的相對(duì)位置和方向。采用自動(dòng)命名法來(lái)命名位移和速度（包括直線位移、速度和角位移、角速度），同時(shí)忽略車輪滾動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)（即假設(shè)車輪是純滾動(dòng)，不考慮打滑）。開(kāi)發(fā)了超車中的車輛運(yùn)動(dòng)建模方法，形成了車輛間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了描述超車過(guò)程中車輛的位置和方向，建立了5個(gè)坐標(biāo)系，其中一個(gè)坐標(biāo)系用來(lái)描述超車過(guò)程中每個(gè)階段的車輛相對(duì)運(yùn)動(dòng)。提出了利用可以擴(kuò)展到多車超車的參考點(diǎn)來(lái)對(duì)單車超車的建模方法。每一個(gè)階段的連續(xù)參考軌跡利用3次多項(xiàng)式插值方法來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生成和跟蹤。參考軌跡和車輛之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系構(gòu)成了基于反饋控制的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。所設(shè)計(jì)的反饋控制器僅需要提供當(dāng)前車輛間的相對(duì)位置和方向信息。被超車輛的未知速度采用自適應(yīng)更新法進(jìn)行估計(jì)。采用自適應(yīng)控制策略是為了滿足對(duì)超車速度估計(jì)的需要，而且必須對(duì)自主車輛操作進(jìn)行反饋控制。對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并在超車車輛車速穩(wěn)定的情況下證明了閉環(huán)控制系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。此外，在速度有限且隨時(shí)間變化的情況下，表明了系統(tǒng)跟蹤誤差的有界性。仿真結(jié)果顯示了控制器的穩(wěn)定性。當(dāng)出現(xiàn)故障或者車間通信失敗時(shí)，自主車輛控制系統(tǒng)就會(huì)建立備份。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（英）

刊期：2014年第5期

作者：Plamen Petrov et al

編譯：張永赫