具有間隙遲滯非線性的智能小車運動控制研究.pdf

1、運動控制是智能小車實現(xiàn)自主行駛的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。對于利用舵機進行轉(zhuǎn)向控制的智能小車，其舵機間隙非線性嚴重制約了小車的控制精度，特別是當智能小車通過彎道時，這種影響尤為顯著，導致小車極易發(fā)生行駛抖動甚至失控。目前對于智能小車的運動控制研究很少專門考慮執(zhí)行機構(gòu)間隙非線性的影響，通常僅將其簡單視為不確定干擾，限制了實際控制效果。因此，針對執(zhí)行機構(gòu)具有間隙非線性且對控制性能要求較高的智能小車系統(tǒng)，針對性地設(shè)計合適的控制器來消除間隙非線性的影響，對于

2、提升智能小車運動控制性能，改善行駛過程的穩(wěn)定性和響應(yīng)的快速性、準確性，具有實際意義和應(yīng)用價值。
　　論文在對智能小車執(zhí)行機構(gòu)間隙非線性機理進行深入分析的基礎(chǔ)上，通過建立智能小車執(zhí)行機構(gòu)的間隙遲滯非線性模型，以及智能小車運動狀態(tài)與質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度關(guān)系的動力學模型，對此條件下的小車運動控制機制進行了刻畫，進而采用滑模變結(jié)構(gòu)方法研究對執(zhí)行機構(gòu)間隙非線性具有抑制能力的智能小車運動控制器設(shè)計問題。研究工作主要包括以下三個方面：

3、　　①在智能小車執(zhí)行機構(gòu)間隙非線性的建模以及模型參數(shù)標定方面，通過深入分析執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點以及產(chǎn)生間隙的原因，建立了智能小車執(zhí)行機構(gòu)間隙遲滯非線性模型，并采用實驗標定了間隙角等模型參數(shù)。
　?、谘芯炕诙鏅C轉(zhuǎn)向的智能小車動力學模型的建模方法。以智能小車前輪轉(zhuǎn)角作為輸入，根據(jù)動量定律及動量矩定律，建立了智能小車運動狀態(tài)與質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度關(guān)系的動力學模型，并得到了智能小車系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
　?、垩芯繄?zhí)行機構(gòu)具有間隙非線性

4、的智能小車的跟蹤控制方法。針對執(zhí)行機構(gòu)具有間隙遲滯非線性的智能小車系統(tǒng)，提出了一種滑模變結(jié)構(gòu)控制算法來抑制間隙非線性的影響。同時，運用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，通過與常規(guī)逆模型控制進行仿真對比，結(jié)果表明，提出的滑?？刂坡赡軌蚋玫乜朔g隙非線性影響，提高了智能小車的軌跡跟蹤性能和魯棒性。
　　綜合上述研究成果，設(shè)計與實現(xiàn)了基于滑模控制器的智能小車運動控制系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)進行了大量快速通過急彎實驗。結(jié)