[发明专利]一种适用于无角度传感器的农机获得前轮期望角度的方法

权利要求书

1.一种适用于无角度传感器的农机获得前轮期望角度的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，构建农机运动学模型

当车辆没有安装角度传感器时，其前轮转角δ无法直接获得，根据阿克曼转向条件，可以间接得到车辆前轮转角：

由于车辆航向角速率来自于GNSS测量航向的差分或者车身天向陀螺，其精度比角度传感器要差，且具有较大的延迟滞后，所以由此间接估算的车辆前轮转角不再符合上述运动学模型；根据控制系统延迟特性和系统辨识结果，建立改进的车辆运动学模型如下：

其中，δ为车辆前轮转角；L为车辆前后轴轴距，直接测量得到；V为车辆后轴中心处前进速度，由车辆的GNSS测量得到；(x，y)为车辆在后轴中心在大地坐标系下的坐标，由车辆的GNSS测量得到；为车辆航向角度，由车辆的GNSS测量得到；k为增益系数；τ为时间常数；δ_cmd为控制指令；

第二步，采用LQR控制方法求解车辆前轮转角δ

上述车辆运动学模型近似写成下面的状态空间表达式：

其中：

U＝δ_cmd

LQR控制的最优目标函数是：累计跟踪误差和累计控制输入的加权，其表达式为：

其中，J为目标函数；Q为非负定的状态加权权阵；R为正定的控制加权权阵；

采用传统方法解算黎卡提方程可得到最优反馈控制角度：

δ_f＝-KX

其中，K为状态反馈调节增益矩阵，由解算黎卡提方程后得到，δ_f：期望角度，即农机自动驾驶时用于控制农机行走的期望角度，从而实现无角度传感器的农机自动驾驶。

2.如权利要求1所述的适用于无角度传感器的农机获得前轮期望角度的方法，其特征在于第一步构建农机运动学模型中，k取2；τ：取0.2。