扰动下农用运输车辆路径跟踪控制器设计与试验

作     者：刘正铎 张万枝 吕钊钦 郑文秀 穆桂脂 程向勋 LIU Zhengduo;ZHANG Wanzhi;L Zhaoqin;ZHENG Wenxiu;MU Guizhi;CHENG Xiangxun

作者机构：山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 

基　　金：山东省农机装备研发创新计划项目(2018YF020-07 2017YF002) 山东省现代农业产业技术体系薯类创新团队农业机械岗位专家项目(SDAIT-16-10) 山东农业大学青年科技创新基金项目(24158) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2018年第49卷第12期

页      码：378-386页

摘      要：为提高农用运输车辆路径跟踪的鲁棒稳定性,基于线性模型预测控制结合农用运输车辆特点设计了路径跟踪控制器。该方法首先将农用运输车辆的运动学模型进行离散化求解,推出误差模型作为控制器预测方程,为使农用运输车能够克服在田间行驶时的各种干扰,通过构建李雅普诺夫函数重点分析了该模型的鲁棒稳定性,得到控制周期约束条件,然后建立目标函数并引入松弛因子,最后把预测模型代入目标函数进行优化求解,重复以上过程,实现优化控制。Matlab仿真表明:当前轮转角扰动不大于15°及横向扰动不大于1. 5 m时,控制器可以迅速起到调节作用,使车辆快速回到参考轨迹上行驶。对应的场地试验结果表明:试验小车以2 m/s的速度跟踪参考路径时,直线路段跟踪效果良好,最大横向偏差为10. 57 cm,均值为8. 49 cm;添加扰动路段的跟踪偏差较大,最大横向偏差为23. 89 cm,最大纵向偏差为62. 53 cm,但在控制器的控制作用下可以实现对路径的有效跟踪。由此可见,该控制器在速度小于等于2 m/s的情况下,可以满足农用运输车辆对路径跟踪的精度与鲁棒稳定性要求。

主 题 词：农用运输车 路径跟踪 扰动 控制器 鲁棒稳定性 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0801[工学-力学类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2018.12.045

馆 藏 号：203424143...