隨著地面無人車輛在近年來的快速發(fā)展,其導(dǎo)航控制的精度和靈活性要求日益提高。一種四輪獨立轉(zhuǎn)向獨立驅(qū)動(four-wheel-steering and four-wheel-drive,4WS4WD)車輛平臺為解決上述問題提供了有效的方案,是當(dāng)前地面無人車輛領(lǐng)域的重要研究方向。在應(yīng)對非公路的復(fù)雜地面條件時,4WS4WD車輛的8個獨立控制輸入可以提供足夠的控制自由度,使之有效克服側(cè)向滑動和地面力擾動的影響。本文針對4WS4WD車輛路徑跟蹤控制中所涉及的復(fù)雜過驅(qū)動問題和高度耦合非線性問題進行了研究,進而給出了完整的路徑跟蹤控制策略。首先,本文針對4WS4WD車輛,提出以輪胎縱向力和轉(zhuǎn)向角作為控制輸入的力控制4WS4WD(FC-4WS4WD)車輛控制方式。分析并建立了車輛的運動學(xué)模型及動力學(xué)模型。其中,運動學(xué)模型是基于自行車模型近似的二自由度模型,模型中考慮了側(cè)向速度和等效側(cè)偏角的影響;動力學(xué)模型的分析包括了八自由度車體動力學(xué)模型、輪胎動力學(xué)簡化模型和基于PID控制器的驅(qū)動單元模型。通過仿真對比了運動學(xué)模型、動力學(xué)模型的效果,驗證了所提出動力學(xué)模型的有效性,為后續(xù)4WS4WD車輛路徑跟蹤控制策略...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 4WS4WD車輛路徑跟蹤系統(tǒng)研究綜述
        1.2.1 智能車輛發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
        1.2.2 4WS4WD車輛研究綜述
        1.2.3 車輛路徑跟蹤控制策略研究綜述
    1.3 問題提出及主要研究內(nèi)容
        1.3.1 問題提出
        1.3.2 主要研究內(nèi)容
        1.3.3 論文結(jié)構(gòu)安排
2 4WS4WD車輛系統(tǒng)建模研究
    2.1 引言
    2.2 力控制4WS4WD車輛基本介紹
        2.2.1 車輛結(jié)構(gòu)
        2.2.2 坐標(biāo)系及參數(shù)變量定義
    2.3 運動學(xué)模型
    2.4 動力學(xué)模型
        2.4.1 車體動力學(xué)模型
        2.4.2 輪胎簡化模型
        2.4.3 傳感器與驅(qū)動單元模型
    2.5 模型仿真驗證
    2.6 本章小結(jié)
3 路徑跟蹤控制策略研究
    3.1 引言
    3.2 4WS4WD車輛路徑跟蹤誤差模型
        3.2.1 路徑跟蹤問題描述
        3.2.2 KBOM模型及其線性化
        3.2.3 OMFC模型及其線性化
    3.3 上層控制策略——離線簡化模型預(yù)測控制
        3.3.1 算法推導(dǎo)
        3.3.2 算法應(yīng)用
    3.4 下層控制策略——線性控制分配
        3.4.1 線性控制分配問題描述
        3.4.2 算法推導(dǎo)
    3.5 仿真試驗及結(jié)果分析
        3.5.1 仿真試驗設(shè)計
        3.5.2 無擾試驗結(jié)果分析
        3.5.3 有擾試驗結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
4 基于非線性控制分配的改進控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 4WS4WD車輛非線性控制分配問題描述
    4.3 SQP非線性控制分配算法
        4.3.1 SQP算法基本原理
        4.3.2 算法提出
        4.3.3 算例驗證
    4.4 PSO智能控制分配算法
        4.4.1 PSO算法基本原理
        4.4.2 算法提出
        4.4.3 算例驗證
    4.5 非線性控制分配應(yīng)用——整車系統(tǒng)仿真驗證
    4.6 本章小結(jié)
5 基于魯棒模型預(yù)測控制的改進控制策略研究
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)不確定性模型分析
        5.2.1 不確定模型的分類及描述
        5.2.2 多擾動不確定模型的建立
    5.3 多擾動魯棒模型預(yù)測控制算法
    5.4 仿真結(jié)果分析
        5.4.1 算例驗證
        5.4.2 整車系統(tǒng)仿真驗證
    5.5 本章小結(jié)
6 力控制4WS4WD車輛系統(tǒng)實現(xiàn)與路徑跟蹤實驗
    6.1 引言
    6.2 4WS4WD車輛平臺
        6.2.1 車輛硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
        6.2.2 測控系統(tǒng)及軟件設(shè)計
    6.3 實驗驗證
        6.3.1 實驗設(shè)置
        6.3.2 實驗結(jié)果分析
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論
    7.1 論文工作總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 未來工作展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3780861