基于自抗扰的alv横向位移跟踪系统控制方法
【专利摘要】本发明提出一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法，通过不同条件下的仿真证明了自抗扰控制器在车辆横向轨迹跟踪控制方面的鲁棒性。首先建立地面自主驾驶车辆横向动力学模型；然后再根据该控制模型，设计自抗扰控制器；最后根据所述的自抗扰控制器，通过不同条件下的仿真证明自抗扰控制器在车辆横向轨迹跟踪控制方面的鲁棒性。所述的自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈控制律。
【专利说明】基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地面自主驾驶车辆系统横向控制领域，涉及一种基于自抗扰控制技术的地面自主驾驶车辆系统横向控制方法。
【背景技术】
[0002]地面自主驾驶车辆(Autonomous Land Vehicle, ALV)是未来作战系统(FCS)和智能交通系统(ITS)的关键组成部分，是当前智能机器人和人工智能等领域最活跃的研究方向之一。ALV不仅应具有加速、减速、前进、倒退、转弯等常规的移动功能，而且还应具有任务分析、环境感知、路径规划、路径跟踪、自动避障等自主能力。其研究则涉及机械、运动学与动力学、电子、计算机、信息处理、控制和人工智能等科学【技术领域】。
[0003]自抗扰控制技术是吸收现代控制理论成果、发扬PID思想精髓(基于误差来消除误差)、开发运用特殊非线性效应来发展的新型实用技术。自抗扰控制技术完全独立于被控对象的数学模型，其最突出的特点就是把作用于被控对象的所有不确定因素的作用都归结为“未知扰动”而利用对象的输入输出数据对它进行实时估计并给予补偿。自抗扰的意义就在于此，这里并不需要直接测量外扰作用，也不需要实现知道扰动的作用规律。这也使得在恶劣的环境中要求实现高速高精度控制的场合，自抗扰控制技术更能显出其优越性。
【发明内容】
[0004]本发明是针对现有技术的缺陷，提出一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法，通过不同条件下的仿真证明了自抗扰控制器在车辆横向轨迹跟踪控制方面的鲁棒性。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法,首先建立地面自主驾驶车辆横向动力学模型；然后再根据该控制模型，设计自抗扰控制器；最后根据所述的自抗扰控制器，通过不同条件下的仿真证明自抗扰控制器在车辆横向轨迹跟踪控制方面的鲁棒性。
[0007]所述的自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈控制律。
[0008]本发明的有益效果:
[0009]1、当车速较高时，移动平台横向动力学线性模型可以满足其横向运动控制的要求。
[0010]2、在自抗扰控制器的控制下，移动平台在O?40m/s速度范围内实现了平稳和高精度的横向运动，对自身参数、道路条件和换道时间等的变化亦具有很强的鲁棒性，可以满足高性能控制的要求，从而表明ADRC用于高速移动平台横向运动控制是可行的。
[0011]3、本发明可为正在研究的高速高机动平台的工程化设计提供指导。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1.平台横向运动控制系统结构框图；[0013]图2.地面自主驾驶车辆系统横向控制模型图；
[0014]图3.轨道期望横向位移图；
[0015]图4.Vx = lm/s和平台参数均为标称值下的输出曲线；
[0016]图5.Vx = 20m/s和平台参数均为标称值下的输出曲线；
[0017]图6.Vx = 40m/s和平台参数均为标称值下的输出曲线；
[0018]图7.Vx = 35m/s和平台参数为非标称值下的输出曲线；
[0019]图8.平台有摄动和扰动时的输出曲线。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作详细介绍。
[0021]本发明的基于自抗扰控制技术的地面自主驾驶车辆系统横向控制方法，包括以下步骤:
[0022]第一步:建立地面自主驾驶车辆系统横向控制模型见附图1，描述如下:
【权利要求】
1.一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法,其特征在于:首先建立地面自主驾驶车辆横向动力学模型；然后再根据该控制模型，设计自抗扰控制器；最后根据所述的自抗扰控制器，通过不同条件下的仿真证明自抗扰控制器在车辆横向轨迹跟踪控制方面的鲁棒性。
2.如权利要求1所述的一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法,其特征在于:所述的自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈控制律。
3.如权利要求2所述的一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法，其特征在于:所述的跟踪微分器采用以下模型:
4.如权利要求2或3所述的一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法，其特征在于:所述的扩张状态观测器采用以下模型:
5.如权利要求4所述的一种基于自抗扰的ALV横向位移跟踪系统控制方法,其特征在于:所述的非线性反馈控制律采用以下模型:
【文档编号】G05D1/02GK103970137SQ201410193813
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】夏元清, 阮广凯, 孙中奇, 高源 , 陈静, 杨毅, 蒲钒, 娜茜泰, 叶镭, 丛颖, 邓志红, 任雪梅 申请人:北京理工大学