本文選題：車輛 + 控制��； 參考：《農業(yè)工程學報》2017年13期

【摘要】：為提高農業(yè)車輛導航路徑自動跟蹤精度,提出一種基于線性時變模型預測控制的路徑跟蹤方法。該方法將農業(yè)車輛非線性運動學模型線性化和離散化處理,作為控制器預測方程;建立以系統(tǒng)控制增量為狀態(tài)量的目標函數(shù),為防止無可行解,引入松弛因子;設計系統(tǒng)控制量、控制增量和狀態(tài)量約束條件,并將目標函數(shù)求解轉為帶約束的二次規(guī)劃問題;采用內點法進行求解,將求得的控制輸入增量第一個元素作用于系統(tǒng);重復以上過程,實現(xiàn)優(yōu)化控制�；贛atlab/Simulink平臺進行了模型預測控制器設計,并分別進行了導航坐標系下的直線和圓形路徑跟蹤試驗。結果表明,所設計的控制器能夠實現(xiàn)直線路徑的完全跟蹤(誤差始終為0);跟蹤圓形路徑時,1 m/s時的橫向平均跟蹤誤差為7.5 cm,3 m/s時的橫向平均跟蹤誤差為10 cm;整個跟蹤過程,前輪轉角始終被限定在約束范圍內。不同控制器參數(shù)下的仿真結果表明,增大預測時域和控制周期能夠減小跟蹤誤差和前輪轉角變化幅度,控制時域的變化對控制器路徑跟蹤響應速度影響較小。同時基于設計的模型預測控制器進行了場地試驗。結果表明,試驗小車以1m/s的速度跟蹤直線路徑時,橫向最大誤差均值為1.622 cm,橫向平均誤差均值為0.865 cm;跟蹤圓形路徑時,當行走速度低于1 m/s時,橫向最大誤差小于10 cm。
[Abstract]:In order to improve the precision of automatic tracking of agricultural vehicle navigation path, a path tracking method based on linear time-varying model predictive control is proposed.In this method, the nonlinear kinematic model of agricultural vehicle is linearized and discretized as the predictive equation of the controller, and the objective function of the system control increment as the state quantity is established. In order to prevent the infeasible solution, the relaxation factor is introduced.The system control quantity, control increment and state constraint conditions are designed, and the objective function is solved into a quadratic programming problem with constraints, and the first element of the obtained control input increment is applied to the system by using the interior point method.Repeat the above process to achieve optimal control.The model predictive controller is designed based on Matlab/Simulink platform, and the linear and circular path tracking experiments in navigation coordinate system are carried out respectively.The results show that the designed controller can completely track the linear path (the error is always zero), and the transverse average tracking error is 10 cm when the tracking error is 7.5 cm ~ (-3) m / s, and the tracking error is 10 cm when the tracking error is 1 m / s.The front wheel angle is always limited to the bound range.The simulation results under different controller parameters show that increasing the predictive time domain and control period can reduce the tracking error and the change amplitude of the front wheel angle, and the change of the control time domain has little effect on the path tracking response speed of the controller.At the same time, the field test of the model predictive controller based on the design is carried out.The results show that the mean value of the transverse maximum error is 1.622 cm and the average lateral average error is 0.865 cm when the speed of the test car is 1m/s, and the transverse maximum error is less than 10 cm when the walking speed is less than 1 m / s.
【作者單位】： 山東農業(yè)大學機械與電子工程學院;山東省園藝機械與裝備重點實驗室;山東農業(yè)大學信息科學與工程學院;
【基金】：山東省現(xiàn)代農業(yè)技術體系創(chuàng)新團隊崗位專家資助項目(SDAIT-10-022-10) 山東農業(yè)大學博士后經(jīng)費(76567);山東農業(yè)大學青年科技創(chuàng)新基金(24158)
【分類號】：S22;TP273

【參考文獻】

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本文編號：1752829