[发明专利]一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法

摘要

本发明公开了一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法，属于农用车辆自主导航控制的高精度跟踪控制领域。该方法采用闭环控制方式，开环粗略计算车辆实际的横向偏差，闭环校正，消除累积误差，直到精准跟踪，实现一个完整的控制周期。鉴于农用车辆运动模型的多样化，采用的控制手段也灵活多变：采用极点配置的方式，实现三阶线性和非线性模型的精确控制；本发明农用车辆运动控制方法在对应控制手段整定下的控制效果均可达到：超调量小于5％，调整时间小于3s，最终实现无静差跟踪。

主权项

一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法，其特征在于，包括如下几个步骤：1)首先根据农用车辆实际导航需求的情况，拟定农用车辆路径跟踪控制系统的控制流程设计图；2)组建农用车辆路径跟踪控制系统，由转向控制器Gc(s)，扰动观测器Q(s)和车辆运动学模型G(s)这几个部分构成；3)结合实际的控制需求，设定农用车辆路径跟踪控制系统的输入为控制变量u，输出为横向偏差y，此时设定期望输出量y1＝u＝1；4)确定农用车辆路径跟踪控制系统的研究对象：农用车辆的运动学模型；此时农用车辆的运动学模型取O’Connor提出的三阶线性模型和三阶非线性模型，其中对于三阶线性的模型处理是为了便于对三阶非线性模型的研究；5)基于三阶线性模型，利用极点配置设计系统的控制器Gc(s)，并将此控器用于三阶非线性模型的控制与整定；6)在车辆三阶非线性模型基础上，引入系统本质存在的三类扰动：模型误差Δ(s)，外界干扰d，测量噪声ζ，同时对这三种扰动进行不同组合的模拟，分析它们对农用车辆路径跟踪控制系统的影响；7)在步骤5设计的控制器Gc(s)基础上，加入扰动观测器Q(s)的设计，此时设计两种扰动观测器，分别为QB(s)和Qb(s)，在这两种控制手段的作用下，讨论系统对外界干扰的主动抑制能力，并且对比分析两种扰动观测器的控制效果；8)利用DSP与现有的农用车辆平台，构建一种农用车辆路径跟踪控制装置：包括主控制器和路径跟踪闭环传感器以及农用车辆硬件平台。