發(fā)布時(shí)間：2021-04-10 06:06

　　隨著電驅(qū)動(dòng)等新能源汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展,四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)鉸接車(chē)逐漸成為了采礦、農(nóng)業(yè)、軍事等行業(yè)中的重要運(yùn)輸裝備,其自主行駛控制也成為了這些行業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程中的核心技術(shù)。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)鉸接車(chē)的自主行駛控制目前面臨著兩方面的挑戰(zhàn),首先是傳統(tǒng)路徑跟蹤控制方法在參考路徑曲率突變幅度較大時(shí)表現(xiàn)不佳,其次是常見(jiàn)的鉸接車(chē)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在驅(qū)動(dòng)力分配不協(xié)調(diào)、差動(dòng)力矩?zé)o法有效利用等問(wèn)題。為了提高四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)鉸接車(chē)自主行駛控制的精確性,減小橫向誤差、航向誤差,針對(duì)上述兩方面挑戰(zhàn),從理論基礎(chǔ)層面的數(shù)學(xué)模型、運(yùn)動(dòng)學(xué)層面的路徑跟蹤控制方法、動(dòng)力學(xué)層面的自主行駛控制系統(tǒng)等三個(gè)方面展開(kāi)了研究。在數(shù)學(xué)模型研究中,首先回顧了鉸接車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的研究現(xiàn)狀,介紹了多種常見(jiàn)鉸接車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并對(duì)它們進(jìn)行了比較分析,最終明確了 Croke提出的鉸接車(chē)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)學(xué)模型較為適合作為路徑跟蹤控制方法的研究基礎(chǔ)。在動(dòng)力學(xué)模型方面,目前其他研究工作主要聚焦于鉸接車(chē)動(dòng)力學(xué)輸出特性的分析,而忽視了模型輸入與輸出之間的非線(xiàn)性關(guān)系。因此針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,基于牛頓-歐拉法對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)鉸接車(chē)進(jìn)行了受力分析和理論推導(dǎo),并通過(guò)引入魔術(shù)公式（MF）完善了模型中動(dòng)力學(xué)狀態(tài)量... 

【文章來(lái)源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：153 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２十二自由度鉸接車(chē)動(dòng)力學(xué)模型??

?四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)鉸接車(chē)自主行駛控制研究???［１４８】、Ｙｕ［ｌ４９】、Ｌｉ［１５Ｑ］、劉洋［１５１＿１５２］等人提出了一些用于移動(dòng)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等??移動(dòng)裝備路徑跟蹤控制器。在這些控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，先通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將??移動(dòng)裝備的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為非線(xiàn)性誤差模型，然后將其作為推導(dǎo)預(yù)測(cè)模型??的理論基矗在上述研究成果中，Ｋａｎｊａｎａｗａｎｉｓｈｋｕｌ等人的論文證明了??ＮＥＭＰＣ優(yōu)于純跟蹤控制。??基于最優(yōu)控制思想的移動(dòng)裝備路徑跟蹤控制方法種類(lèi)較多，圖１－３顯示??了這些控制方法之間的聯(lián)系與區(qū)別。相對(duì)于傳統(tǒng)反饋控制，最優(yōu)控制具有設(shè)??計(jì)簡(jiǎn)便、魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。而相比未引入前饋思想的最優(yōu)控制和前饋－ＬＱＲ??控制，ＭＰＣ更為先進(jìn)。在與ＰＩＤ、反饋線(xiàn)性化、純跟蹤、ＬＱＲ等控制方法的??比較中，ＭＰＣ在精確性等方面的表現(xiàn)較好。而文獻(xiàn)［１０５－１５２］中的大量研究事??實(shí)，則可以證明ＭＰＣ在處理系統(tǒng)約束方面的顯著優(yōu)勢(shì)。??最Ｐ丨丨Ｉ??．………’?￣?Ｊｒ??無(wú)前攔?有前饋Ｉ??ＭＰＣ?｜??｜?ＬＭＰＣ?＼?ＮＭＨＣ－?｜??｜??１?Ｉ?＼￣￣１．．．．．．．．．??ＬＱＲ等?｜?前饋?ＬＱＲ等?｜?ＬＭＰＣ?｜?ＬＥＭＰＣ?｜?ＮＭＰＣ?［?ＮＥＭＰＣ?｜??圖１－３最優(yōu)控制分類(lèi)示意圖??ＭＰＣ顯然可以用于提高四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)鉸接車(chē)的路徑跟蹤控制性能。不過(guò)??在四種ＭＰＣ控制方法中，目前僅有ＬＥＭＰＣ被應(yīng)用于鉸接車(chē)的路徑跟蹤控制。??ＬＭＰＣ、ＮＭＰＣ和ＮＥＭＰＣ則不僅未曾用于鉸接車(chē)，而且相互之間也缺乏深??入的比較研究。??３．滑�？刂�??滑動(dòng)模態(tài)控制（Ｓｌｉｄｉｎｇ?Ｍｏｄｅ?Ｃｏｎｔｒ

在新的控制周期中，首先檢測(cè)控制系統(tǒng)的實(shí)際輸出，將其與上一個(gè)控制周期??中的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而利用其差值對(duì)當(dāng)前的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。??在移動(dòng)裝備的路徑跟蹤和驅(qū)動(dòng)力分配控制中，由于預(yù)測(cè)模型是較為精確的運(yùn)??動(dòng)學(xué)模型或動(dòng)力學(xué)模型，所以多數(shù)研宄者省略了反饋校正環(huán)節(jié)。??模型預(yù)測(cè)控制的原理可以通過(guò)單輸入單輸出系統(tǒng)進(jìn)一步闡明，如圖１－４??所示�？刂七^(guò)程中存在一組參考狀態(tài)，預(yù)測(cè)模型基于當(dāng)前的輸出和未來(lái)所有??可行的輸入，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)域內(nèi)所有可能出現(xiàn)的輸出。滾動(dòng)優(yōu)化則通過(guò)優(yōu)??化求解，找出這段時(shí)域內(nèi)與參考狀態(tài)最為接近的輸出狀態(tài)，從而獲得最優(yōu)的??控制序列，并將其中的第一個(gè)元素作為實(shí)際的控制輸入。此外也可以采用框??圖的形式解釋模型預(yù)測(cè)控制的原理，如圖１－５所示。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3129109