自动化学报2024,Vol.50Issue(2) :320-333.DOI:10.16383/j.aas.c230189

考虑执行器非线性的固定时间全局预设性能车辆队列控制

Fixed-time Global Prescribed Performance Control for Vehicular Platoons With Actuator Nonlinearities

高振宇 孙振超 郭戈
自动化学报2024,Vol.50Issue(2) :320-333.DOI:10.16383/j.aas.c230189

考虑执行器非线性的固定时间全局预设性能车辆队列控制

Fixed-time Global Prescribed Performance Control for Vehicular Platoons With Actuator Nonlinearities

高振宇 1孙振超 1郭戈2
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作者信息

  • 1. 东北大学秦皇岛分校控制工程学院 秦皇岛 066004
  • 2. 东北大学秦皇岛分校控制工程学院 秦皇岛 066004;东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室 沈阳 110004
  • 折叠

摘要

针对含有执行器非线性的车辆队列控制系统,提出一种固定时间全局预设性能控制(Global prescribed perform-ance control,GPPC)控制方法.首先,设计一种平滑等效变换,在同一框架下解决死区及饱和问题,同时消除执行器非线性固有拐点问题.其次,构造两个新型性能函数,并基于此提出一种全局预设性能控制算法,实现如下目标:1)保证跟踪误差在固定时间内收敛到预定稳态区域;2)消除初始误差必须已知的限制;3)减小误差的超调量.然后,基于上述等效变换及预设性能控制算法,设计一种固定时间滑模队列容错控制方案,实现固定时间单车稳定及队列稳定.最后,通过MAT-LAB 仿真实验,验证了所提算法的有效性.

Abstract

The paper proposes a fixed-time global prescribed performance control(GPPC)scheme for the vehicular platoon system with actuator nonlinearities.A smooth equivalent transformation is first designed,with which both dead-zone and saturation can be handled under the same framework,while the inflection point problem caused by actuator nonlinearities is also dealt with.A global prescribed performance method,based on two novel perform-ance functions,is constructed,while guaranteeing the tracking error converges to a predetermined range within a fixed time,eliminating the limitation that the initial value of the error needs to be known in advance,and reducing the overshoot of the error.Then,based on the proposed equivalent transformation and prescribed performance method,a fixed-time sliding mode fault-tolerant control algorithm is designed to achieve individual vehicle stability and string stability.Finally,the effectiveness of the proposed algorithm is verified by MATLAB simulation experi-ment.

关键词

车辆队列/执行器非线性/全局预设性能控制/固定时间稳定

Key words

Vehicular platoons/actuator nonlinearities/global prescribed performance control/fixed-time stability

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基金项目

国家自然科学基金(62303101)

河北省自然科学基金(F2023501001)

中央高校基本科研业务费(N2223036)

2023年河北省硕士在读研究生创新能力培养资助项目(CXZZSS2023205)

出版年

2024
自动化学报
中国自动化学会 中国科学院自动化研究所

自动化学报

CSTPCD北大核心
影响因子:1.762
ISSN:0254-4156
参考文献量30
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