基于全局快速积分终端滑模的智能车队有限时间纵向控制

针对智能车辆队列纵向协同控制问题，提出一种基于终端滑模和非光滑趋近律的有限时间控制算法以提高车队系统车间距的收敛性能和强队列稳定性。首先，为加快车辆队列车间距误差的收敛速度，实现目标车速的快速跟踪，构建包含车间距误差积分项的全局快速积分终端滑模面(GFITSMS)。其次，针对由外部干扰作用造成的车间距稳态收敛误差，提出连续但不可导的非光滑趋近律(NSRL),并基于提出的GFITSMS和NSRL构建全局快速积分终端滑模控制器(GFITSMC),通过构造Lyapunov函数，分析车队系统的队列有限时间稳定性和车间距误差的快速收敛性。研究结果表明，在首车-跟随(LF)通信拓扑结构下，相较于普通滑模控制器(SMC)和双幂次滑模控制器(DPSMC),所提有限时间控制器使车间距误差收敛时间分别减少了56.3%和50%,误差峰值分别降低了72%和58%。在前车-跟随(PF)通信拓扑结构下，车间距误差收敛时间分别减少了51.4%和48.6%。这表明所提有限时间控制算法在两种不同通信拓扑结构下均能有效地提高车间距误差的快速收敛性能和鲁棒性能，并显著改善由控制器产生抖振导致的车辆频繁加减速现象。