基于自抗擾的alv橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法，通過不同條件下的仿真證明了自抗擾控制器在車輛橫向軌跡跟蹤控制方面的魯棒性。首先建立地面自主駕駛車輛橫向動(dòng)力學(xué)模型；然后再根據(jù)該控制模型，設(shè)計(jì)自抗擾控制器；最后根據(jù)所述的自抗擾控制器，通過不同條件下的仿真證明自抗擾控制器在車輛橫向軌跡跟蹤控制方面的魯棒性。所述的自抗擾控制器包括跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性反饋控制律。
【專利說明】基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制領(lǐng)域，涉及一種基于自抗擾控制技術(shù)的地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地面自主駕駛車輛(Autonomous Land Vehicle, ALV)是未來作戰(zhàn)系統(tǒng)(FCS)和智能交通系統(tǒng)(ITS)的關(guān)鍵組成部分，是當(dāng)前智能機(jī)器人和人工智能等領(lǐng)域最活躍的研究方向之一。ALV不僅應(yīng)具有加速、減速、前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎等常規(guī)的移動(dòng)功能，而且還應(yīng)具有任務(wù)分析、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、路徑跟蹤、自動(dòng)避障等自主能力。其研究則涉及機(jī)械、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、控制和人工智能等科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]自抗擾控制技術(shù)是吸收現(xiàn)代控制理論成果、發(fā)揚(yáng)PID思想精髓(基于誤差來消除誤差)、開發(fā)運(yùn)用特殊非線性效應(yīng)來發(fā)展的新型實(shí)用技術(shù)。自抗擾控制技術(shù)完全獨(dú)立于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，其最突出的特點(diǎn)就是把作用于被控對(duì)象的所有不確定因素的作用都?xì)w結(jié)為“未知擾動(dòng)”而利用對(duì)象的輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)它進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)并給予補(bǔ)償。自抗擾的意義就在于此，這里并不需要直接測(cè)量外擾作用，也不需要實(shí)現(xiàn)知道擾動(dòng)的作用規(guī)律。這也使得在惡劣的環(huán)境中要求實(shí)現(xiàn)高速高精度控制的場合，自抗擾控制技術(shù)更能顯出其優(yōu)越性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法，通過不同條件下的仿真證明了自抗擾控制器在車輛橫向軌跡跟蹤控制方面的魯棒性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法,首先建立地面自主駕駛車輛橫向動(dòng)力學(xué)模型；然后再根據(jù)該控制模型，設(shè)計(jì)自抗擾控制器；最后根據(jù)所述的自抗擾控制器，通過不同條件下的仿真證明自抗擾控制器在車輛橫向軌跡跟蹤控制方面的魯棒性。
[0007]所述的自抗擾控制器包括跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性反饋控制律。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
[0009]1、當(dāng)車速較高時(shí)，移動(dòng)平臺(tái)橫向動(dòng)力學(xué)線性模型可以滿足其橫向運(yùn)動(dòng)控制的要求。
[0010]2、在自抗擾控制器的控制下，移動(dòng)平臺(tái)在O?40m/s速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)和高精度的橫向運(yùn)動(dòng)，對(duì)自身參數(shù)、道路條件和換道時(shí)間等的變化亦具有很強(qiáng)的魯棒性，可以滿足高性能控制的要求，從而表明ADRC用于高速移動(dòng)平臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)控制是可行的。
[0011]3、本發(fā)明可為正在研究的高速高機(jī)動(dòng)平臺(tái)的工程化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1.平臺(tái)橫向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；[0013]圖2.地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制模型圖；
[0014]圖3.軌道期望橫向位移圖；
[0015]圖4.Vx = lm/s和平臺(tái)參數(shù)均為標(biāo)稱值下的輸出曲線；
[0016]圖5.Vx = 20m/s和平臺(tái)參數(shù)均為標(biāo)稱值下的輸出曲線；
[0017]圖6.Vx = 40m/s和平臺(tái)參數(shù)均為標(biāo)稱值下的輸出曲線；
[0018]圖7.Vx = 35m/s和平臺(tái)參數(shù)為非標(biāo)稱值下的輸出曲線；
[0019]圖8.平臺(tái)有攝動(dòng)和擾動(dòng)時(shí)的輸出曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)介紹。
[0021]本發(fā)明的基于自抗擾控制技術(shù)的地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制方法，包括以下步驟:
[0022]第一步:建立地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制模型見附圖1，描述如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法,其特征在于:首先建立地面自主駕駛車輛橫向動(dòng)力學(xué)模型；然后再根據(jù)該控制模型，設(shè)計(jì)自抗擾控制器；最后根據(jù)所述的自抗擾控制器，通過不同條件下的仿真證明自抗擾控制器在車輛橫向軌跡跟蹤控制方面的魯棒性。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法,其特征在于:所述的自抗擾控制器包括跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性反饋控制律。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述的跟蹤微分器采用以下模型:
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器采用以下模型:

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于自抗擾的ALV橫向位移跟蹤系統(tǒng)控制方法,其特征在于:所述的非線性反饋控制律采用以下模型:
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103970137SQ201410193813
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】夏元清, 阮廣凱, 孫中奇, 高源 , 陳靜, 楊毅, 蒲釩, 娜茜泰, 葉鐳, 叢穎, 鄧志紅, 任雪梅 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)