二自由度工程车体车辆的路径偏移饱和控制   (轻车熟路,  准时准点)         从化路灯车出租价格,     从化路灯车出租,  从化路灯车公司,   车辆无人操控的核心是车辆的运动控制，而控制算法的优劣则决定了整个车辆控制系统的好坏。铰接式车辆在运动中，使车辆运动路径偏离原路径的因素很多，包括：车轮与地面相互作用产生的滑移、滑转；每个车轮与地面接触的滚动摩擦系数不同引起的转向阻力；车辆结构设计中车轮驱动力分配误差；液压转向机构的柔性引起的转向扰动；车架装配中，前后车体存在转向偏差；前后车体的车桥相对摆动引起的运动方向偏移等，由于上述问题的存在，需要对二自由度工程车体车辆进行路径偏移控制。由于在工程应用中普遍存在控制输入饱和现象，目前对于轮式移动机械的路径偏移控制中，有关控制输入饱和的问题研究较少，因此针对二自由度工程车体车辆路径偏移控制中执行器饱和问题的研究具有重要的意义。

        1执行器饱和现象及研究方法,    在工程应用中，很多系统都具有非线性的特点，在非线性系统中，当执行器的输入量较小时，输出一般呈线性增加，当输入增大到一定程度时，输出达到某一量值而不再增加，这种现象就称为执行器（控制输入）饱和。执行器饱和(actuatorsaturation)是在工程上普遍存在的现象，在线性系统中，一般控制输入的大小是没有约束区间的，可以取任意值，但是在实际的应用中，所有的执行机构都具有固有的物理约束，如二自由度工程车体车辆的液压转向系统控制阀的阀口开度有限，液压控制阀有最大流速的限制，由此产生的转向力矩是有上限的，而且液压转向系统中的液压缸活塞杆伸长量存在最大值，则转向时前后车体间的转向角度也在一定范围内变化，所以在对二自由度工程车体车辆进行路径偏移控制时，必须要考虑液86压转向机构作为执行器的控制饱和问题。在控制系统中，饱和约束一般用一个分段有界函数来描述，对于典型的执行器饱和非线性，其饱和函数可以描述.     实际工程中的动态系统的稳定性是最基本的指标，也是非线性饱和控制器设计的核心问题，1892年俄国学者李亚普诺夫提出了稳定性的一般理论，Lyapunvo理论是研究非线性控制系统稳定性的重要工具，下面对本章中用到的控制理论和算法进行简单介绍。

          对于线性定常系统，只有一组平衡点，但是对于非线性系统可能有一组或者多组平衡点，所以对于非线性系统，一般只讨论一组平衡点下系统的稳定性，引入状态变换，则系统的状态方程可变.      对于新的控制变量Z，系统的平衡点在原点（零点），因此可以通过状态变换把控制系统的平衡点变成零点，只讨论系统的零点稳定性。在二自由度工程车体车辆路径偏移控制分析中，主要应用的控制理论判据。因此，只需要通过构造合适的Lyapunov函数，通过函数的性质来判断非线性系统的稳定性。根据Lyapunov稳定性定理，需要构造合适的Lyapunov函数对非线性系统进行稳定性分析，反步法（backstepping）是新近出现的有效的Lyapunov函数构造方法。它将高阶系统分解成多个低阶子系统，然后设计每个子系统的Lyapunov函数和虚拟控制变量，高阶子系统通过应用低阶子系统进行虚拟控制达到渐进稳定，然后通过递推，得到整个系统真正的控制率。

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        2车辆路径偏移控制中的抗饱和算法设计,     1车辆运动控制中的运动学和动力学方程二自由度工程车体车辆在运动时，采用液压转向机构进行转向，改变运动路径。因为车辆为非定常约束系统，假设作用在车轮上的地面侧向力足够大，车轮运动时无侧滑。牵引力和轮子的滚动阻力的合力在前后桥中心fP和rP点形成两组力和力矩。当前车体和后车体之间有转向角，且液压转向机构没有进行转向的调整时，把前后车体看作刚体，根据多刚体运动学理论可知，前后车体可以看作是各自绕空间某一固定轴瞬时转动，前车体在平面12OWW内转动，后车体在平面34OWW内转动。车辆在进行转向调整时，采用液压转向机构进行转向，改变运动路径，此时转向液压缸提供的转向力矩为pT，使前后车体之间存在相对的运动。因此，二自由度工程车体车辆的运动可以看作是前后车体绕空间某瞬轴的刚体运动和转向液压机构内部转向力矩引起的运动的合成，如图6.2所示。忽略驱动力传递的损耗和液压转向驱动装置的损耗，在二自由度工程车体车辆的运动中，前后车体的牵引力kfF、krF以及前后车体之间的液压转向机构提供的转向力矩pT形成了车辆的外部输入。前车体纵轴与后车体纵轴夹角为1，车辆通过非对称障碍时，车辆的前后桥之间产生纵向的侧倾角2，当车辆转向机构没有进行转向调整时，前后车体的瞬心fO和rO在各自轮轴延长线上，前后车体质量为1m和2m，前后车体长度为1L和2L，前后车体质心在车体的纵轴上的垂直投影点为fB和rB，，后车体的侧偏角，后车体后桥中点的速度，沿后车体纵轴方向，前车体绕空间某定轴的转动角速度，后车体绕空间某定轴的转动角速度为N。

        车辆在运动时，转向液压机构不进行转向调整时，根据二自由度工程车体车辆的结构设计，前后车体的质心在车体上投影fB和rB到前后桥中心点fP和rP距离远小于到瞬心距离。则前后车体的铰接点O加速度,    前后车体fP点和rP点加速度，可得前后车体fP点和rP点角加速度和加速度.   净牵引力使车辆产生运动加速度，会使车辆相对于稳态运动产生加速或减速。当二自由度工程车体车辆的转向机构工作时，转向时示意图，铰接点O运动到新的位置'O点，此时前车体的前桥中心fP点运动到'fP点，后车体的后桥中心rP点运动到'rP点，前车体的转向角，后车体的转向角。设铰接点不运动，则只有前后车体转向，前桥中心fP点运动到'fP点，后桥中心rP点运动到'rP点。则根据转向运动的几何关系可知，两种情况下的转向角是相等的。

       二自由度工程车体车辆在运动时，任意时刻的位置和姿态可以通过后桥中点rP的坐标，后车体的姿态角以及前车体相对后车体的横摆角和侧倾角描述。二自由度工程车体车辆路径偏移控制主要关注车辆的实际运动轨迹相对于理想运动轨迹的偏差，当车辆运动区域内的地形没有很大的垂直落差、地势起伏较小时，在车辆路径偏移控制中只需考虑后车体在平面内的位置坐标，后车体的横摆角，前后车体之间的转向角1，因此，在车辆路径偏移控制中，可以把车辆的运动投影到水平面内进行运动学建模。设二自由度工程车体车辆在运动时，后桥中点rP点的坐标)，后车体与惯性轴Ix轴的夹角，前后车体转向夹角，前车体与惯性轴Ix的夹角，后桥中点fP点的坐标。设后桥中点rP沿着车体纵轴的速度，则后车体rP点在惯性系的速度.    假设二自由度工程车体车辆在运动时没有侧滑和滑移，前车体瞬心在前车体轮轴延长线上，则沿前车体轮轴方向的速度为0。

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