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专利号: 2020102279950
申请人: 淮安信息职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种履带式车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于包括以下步骤:基于轨迹跟踪误差模型,根据Lyapunov方法获取第一控制律;其中,所述轨迹跟踪误差模型是基于履带式车辆的运动学模型建立的;

基于所述轨迹跟踪误差模型,根据反演滑模控制方法获取第二控制律;

结合所述第一控制律和所述第二控制律推导出融合控制律;

根据所述融合控制律控制所述履带式车辆履带的转速;

其中,所述履带式车辆的运动学模型为:

其中,x、y分别为所述履带式车辆质心在全局坐标系(X,O,Y)中的横坐标和纵坐标,θ为车身纵向与X轴的夹角,v为所述履带式车辆的线速度,ω为所述履带式车辆的角速度,vL为所述履带式车辆左侧履带的线速度,vR为所述履带式车辆右侧履带的线速度,L为所述履带式车辆两侧履带之间的距离,d为所述履带式车辆的履带宽度,NL为所述履带式车辆左侧驱动电机的转速,NR为所述履带式车辆右侧驱动电机的转速,r为所述履带式车辆驱动轮的半径,i为所述履带式车辆减速器传动比;

其中,所述履带式车辆的轨迹跟踪误差模型为:

其中,xe为所述履带式车辆实际位置与参考位置的横向误差,ye为所述履带式车辆实际位置与参考位置的纵向误差,θe为所述履带式车辆的航向角误差,vd为所述履带式车辆的参考速度,ωd为所述履带式车辆的参考角速度;

其中,所述第一控制律为:

其中,ω1为第一控制输入角速度,v1为第一控制输入速度,m1、m2、m3均为正常数;

其中,所述第二控制律为:

其中 ,ω 2 为第 二 控 制输 入 角 速 度 ,v 2 为第 二 控 制输 入 速 度 ,j1、j2、p1、p2、p3、p4均为正常数;

其中,所述融合控制律为:

其中,k1,k2,k3,k4,k5,k6,δ1,δ2均为正常数。

2.根据权利要求1所述的履带式车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于,还包括:获取驱动电机的各项参数;

根据所述各项参数修正所述融合控制律。

3.根据权利要求1所述的履带式车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述各项参数包括所述驱动电机的最大转速和最大加速度。

4.根据权利要求3所述的履带式车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于,根据所述各项参数修正所述融合控制律包括限定角速度和线速度的范围为:其中,Nmax为驱动电机的最大转速。

5.根据权利要求3所述的履带式车辆轨迹跟踪控制方法,其特征在于,根据所述各项参数修正所述融合控制律包括限定最大加速度和最大角加速度范围为:其中,αmax为最大角加速度,βmax为最大线加速度,Mmax为驱动电机的最大加速度。

6.一种履带式车辆轨迹跟踪控制装置,其特征在于,包括:第一数据处理模块,用于基于轨迹跟踪误差模型,根据Lyapunov方法获取第一控制律;

其中,所述轨迹跟踪误差模型是基于履带式车辆的运动学模型建立的;

第二数据处理模块,用于基于所述轨迹跟踪误差模型,根据反演滑模控制方法获取第二控制律;

第三数据处理模块,用于结合所述第一控制律和所述第二控制律推导出融合控制律;

控制模块,用于根据所述融合控制律控制所述履带式车辆履带的转速;

其中,所述履带式车辆的运动学模型为:

其中,x、y分别为所述履带式车辆质心在全局坐标系(X,O,Y)中的横坐标和纵坐标,θ为车身纵向与X轴的夹角,v为所述履带式车辆的线速度,ω为所述履带式车辆的角速度,vL为所述履带式车辆左侧履带的线速度,vR为所述履带式车辆右侧履带的线速度,L为所述履带式车辆两侧履带之间的距离,d为所述履带式车辆的履带宽度,NL为所述履带式车辆左侧驱动电机的转速,NR为所述履带式车辆右侧驱动电机的转速,r为所述履带式车辆驱动轮的半径,i为所述履带式车辆减速器传动比;

其中,所述履带式车辆的轨迹跟踪误差模型为:

其中,xe为所述履带式车辆实际位置与参考位置的横向误差,ye为所述履带式车辆实际位置与参考位置的纵向误差,θe为所述履带式车辆的航向角误差,vd为所述履带式车辆的参考速度,ωd为所述履带式车辆的参考角速度;

其中,所述第一控制律为:

其中,ω1为第一控制输入角速度,v1为第一控制输入速度,m1、m2、m3均为正常数;

其中,所述第二控制律为:

其中 ,ω 2为 第 二 控 制输 入 角速 度 ,v2 为 第 二控 制 输 入速 度 ,j1、j2、p1、p2、p3、p4均为正常数;

其中,所述融合控制律为:

其中,k1,k2,k3,k4,k5,k6,δ1,δ2均为正常数。

7.一种履带式车辆轨迹跟踪控制系统,其特征在于,包括:经纬度获取模块、航向角获取模块、上位机、左电机控制器和右电机控制器;

所述经纬度获取模块用于获取所述履带式车辆的经纬度,并发送给所述上位机;

所述航向角获取模块用于获取所述履带式车辆的航向角,并发送给所述上位机;

所述上位机用于获取所述履带式车辆的参考轨迹,并根据权利要求1‑5任一项所述的履带式车辆轨迹跟踪控制方法确定所述履带式车辆左侧驱动电机的转速和右侧驱动电机的转速;所述上位机还用于将所述履带式车辆左侧驱动电机转速发送给所述左电机控制器,并将所述履带式车辆右侧驱动电机的转速发送给所述右电机控制器;

所述左电机控制器用于控制左电机的转速;

所述右电机控制器用于控制右电机的转速。