北京工业大学张利国获国家专利权
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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利数据驱动的混合车辆队列鲁棒控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115857494B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211492402.9,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权数据驱动的混合车辆队列鲁棒控制方法是由张利国;陈丽同;詹璟原;邓恒;贾童;张笑设计研发完成,并于2022-11-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本数据驱动的混合车辆队列鲁棒控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了数据驱动的混合车辆队列鲁棒控制方法,通过采用扩展动态模态分解EDMD算法逼近无限维Koopman算子,建立混合纵向车辆队列的线性模型。与已有的相关工作不同,我们在数据驱动的线性模型中引入了模型失配误差。其次,采用管道模型预测控制TubeMPC方法设计自动驾驶车辆的鲁棒控制器,使队列中所有车辆的实际状态轨迹被约束在以标称轨迹为中心的管道中,达到有界稳定。最后,通过数值仿真验证了所设计的数据驱动建模方法和TubeMPC控制器的有效性,结果表明该方法能够克服模型失配误差等不确定性的影响,实现快速高效的闭环控制。
本发明授权数据驱动的混合车辆队列鲁棒控制方法在权利要求书中公布了:1.数据驱动的混合车辆队列鲁棒控制方法,其特征在于:包括如下步骤, 步骤1,构造提升函数,基于数据驱动的建模算法将混合车辆队列系统的非线性特性提升至高维线性空间,得到混合车辆队列系统的全局高维线性化表示,即混合车辆队列系统的全局线性化模型; 步骤2,基于混合车辆队列系统的全局线性化模型设计TubeMPC控制器;首先设计TubeMPC控制框架的反馈控制部分,通过选取权重矩阵系数,建立和求解一个离散线性二次型问题来求解反馈矩阵,通过反馈控制动态地减小实际状态与标称状态之间的偏差; 步骤3,设计TubeMPC控制框架的前馈控制部分,将混合车辆队列系统的状态约束及控制约束进行收紧,首先找到包含混合车辆队列系统的鲁棒正不变集,对混合车辆队列系统的原始状态量与控制量的取值范围进行收缩,并将收缩结果作为标称系统的状态量与控制量的取值范围;基于标称系统模型和高维线性空间中的状态变量来进行滚动优化,学习得到混合车辆队列系统当前时刻的近似最优预测控制序列; 步骤4,根据当前时刻的近似最优预测控制序列得到实际控制率;将当前时刻的实际控制率应用于混合车辆队列系统以更新混合车辆队列系统的状态,得到混合车辆队列系统下一时刻的状态量,然后对该状态量进行映射处理将其更新至高维线性空间中的状态变量后重复步骤3-4; 参考混合车辆队列中人驾驶车辆的车辆控制策略构造提升函数,基于扩展动态模式分解算法为混合车辆队列系统建立线性模型;人驾驶车辆的动力学模型为: ; 式中,表示车辆的跟车间距的导数,代表车辆的速度的导数,表示车辆的最大加速度,表示车辆的舒适减速度,表示车辆可以达到的最大速度,表示最小停车距离,表示车辆的最小跟车时距,表示加速度指数,通过调节上述参数表征不同HDV的跟驰动态的差异性; 参考混合车辆队列系统中的HDV的动力学模型来构造提升函数;将式1展开并且合并同类项得到下式: ; 其中是常系数,,2式中具有5个非线性形式,由于混合车辆队列系统状态量只包括每辆车的速度和间距,只依据、、、这四个非线性形式来组成提升函数;由系统状态本身以及上述四个非线性项构造提升函数为 。
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