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力學模型；然后再根據(jù)該控制模型，設計自抗擾控制器；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、擴張狀態(tài)觀測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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制領域，涉及一種基于自抗擾控制技術的地面自主駕駛車輛系統(tǒng)橫向控制方法。
【背景技術】
[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)的關鍵組成部分，是當前智能機器人和人工智能等領域最活躍的研究方向之一。ALV不僅應具有加速、減速、前進、倒退、轉彎等常規(guī)的移動功能，而且還應具有任務分析、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、路徑跟蹤、自動避障等自主能力。其研究則涉及機械、運動學與動力學、電子、計算機、信息處理、控制和人工智能等科學【技術領域】。
[0003]自抗擾控制技術是吸收現(xiàn)代控制理論成果、發(fā)揚PID思想精髓(基于誤差來消除誤差)、開發(fā)運用特殊非線性效應來發(fā)展的新型實用技術。自抗擾控制技術完全獨立于被控對象的數(shù)學模型，其最突出的特點就是把作用于被控對象的所有不確定因素的作用都歸結為“未知擾動”而利用對象的輸入輸出數(shù)據(jù)對它進行實時估計并給予補償。自抗擾的意義就在于此，這里并不需要直接測量外擾作用，也不需要實現(xiàn)知道擾動的作用規(guī)律。這也使得在惡劣的環(huán)境中要求實現(xiàn)高速高精度控制的場合，自抗擾控制技術更能顯出其優(yōu)越性。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術的缺陷，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力學模型；然后再根據(jù)該控制模型，設計自抗擾控制器；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、擴張狀態(tài)觀測器和非線性反饋控制律。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
[0009]1、當車速較高時，移動平臺橫向動力學線性模型可以滿足其橫向運動控制的要求。
[0010]2、在自抗擾控制器的控制下，移動平臺在O?40m/s速度范圍內實現(xiàn)了平穩(wěn)和高精度的橫向運動，對自身參數(shù)、道路條件和換道時間等的變化亦具有很強的魯棒性，可以滿足高性能控制的要求，從而表明ADRC用于高速移動平臺橫向運動控制是可行的。
[0011]3、本發(fā)明可為正在研究的高速高機動平臺的工程化設計提供指導。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1.平臺橫向運動控制系統(tǒng)結構框圖；[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和平臺參數(shù)均為標稱值下的輸出曲線；
[0016]圖5.Vx = 20m/s和平臺參數(shù)均為標稱值下的輸出曲線；
[0017]圖6.Vx = 40m/s和平臺參數(shù)均為標稱值下的輸出曲線；
[0018]圖7.Vx = 35m/s和平臺參數(shù)為非標稱值下的輸出曲線；
[0019]圖8.平臺有攝動和擾動時的輸出曲線。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發(fā)明作詳細介紹。
[0021]本發(fā)明的基于自抗擾控制技術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力學模型；然后再根據(jù)該控制模型，設計自抗擾控制器；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、擴張狀態(tài)觀測器和非線性反饋控制律。
3.如權利要求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:所述的擴張狀態(tài)觀測器采用以下模型:
5.如權利要求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】G05D1/02GK103970137SQ201410193813
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日: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 申請人:北京理工大學