摘要:为研究具有参数不确定性的自动化公路系统车道保持控制,假定车辆质量、转动惯量、轮胎侧偏刚度等不确定参数有界,基于位置预瞄策略和车辆侧向动力学模型,建立预瞄点处的车辆横向位置误差和横摆角误差动态方程;采用终端滑模控制方法,设计车道保持变结构控制规律;基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统的稳定性进行分析.仿真结果显示,该文设计的控制规律可使车辆侧向位置误差与横摆角误差具有较快的收敛率.
关键词:自动化公路系统;车道保持;变结构控制;不确定参数
自动化公路系统的主要研究目的是使公路系统以及车辆具有一定的智能,依靠智能实现车辆的自动驾驶,将交通流调整至最佳状态,减少人工驾驶引起的交通事故,提高整个公路系统的安全性和运行效率.车辆的自动控制可分为横向控制和纵向控制车辆的横向控制主要包括车道保持控制和车辆换道控制[1].车道保持控制的目的是使车辆沿车道中心线行驶.根据车辆动力学模型计算方向盘转角大小和方向,把偏移量控制在一定范围内[2].关于车道保持控制器的设计,已有很多研究成果[3-5].实际车辆模型中存在参数的不确定性和时间滞后因素,且常导致控制系统工作性能的不稳定,因此进行车道保持控制系统设计时必须对此加以考虑.文献[6]考虑车辆参数的不确定性,采用自适应控制方法,假定参数为固定常数,研究了具有未知参数的车道保持控制;文献[7-8]考虑质量、转动惯量、轮胎侧偏刚度等车辆参数是可变的,假定它们的界已知,研究了车道保持及操纵稳定性控制,但没有考虑时间滞后因素;文献[9-10]采用预瞄机制,基于预瞄点处的车辆横向位置误差和横摆角误差动态方程进行控制器
设计,对系统的滞后因素起到了补偿效果,但是没有考虑车辆参数的不确定性.本文在上述文献研究的基础上,在质量、转动惯量、轮胎侧偏刚度等车辆参数时变但有界的情况下,基于位置预瞄策略,采用终端滑模控制方法,设计了车道保持变结构控制规律基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统稳定性进行了分析,并对文中设计的控制规律进行仿真实验
本文在假定车辆质量、转动惯量、轮胎侧偏刚度等参数时变但有界的情况下,研究了具有参数不确定性的车道保持控制.基于终端滑模控制方法,设计了车道保持变结构控制规律;对滑模可达性和系统滑模运动的稳定性进行了分析,推导了滑模到达时间和系统在滑模上到达平衡点的时间.仿真结果表明,基于该方法设计的有界变参数车道保持控制器可使车辆侧向位置误差和横摆角误差具有较快的收敛速度.
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