[發明專利]農用車輛路徑跟蹤的增益切換非線性控制方法

在審

• 申請號: 201710958763.0
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107656527A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 林相澤;耿晶;王祥;黃帥婷;薛金林;鄭恩來
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 母秋松,董建林

1.一種農用車輛路徑跟蹤的增益切換非線性控制方法，其特征在于：包括步驟如下：

步驟一：搭建農用車輛路徑跟蹤控制系統，由PID控制器C(s)、農用車輛系統模型G(s)組成農用車輛路徑跟蹤控制系統的閉環傳遞函數，其中農用車輛系統模型由轉向系統模型G₀(s)和農用車輛運動模型G₁(s)組成；

步驟二：根據車輛運動的實際需求，設定農用車輛路徑跟蹤控制系統的輸入為期望路徑u，輸出為實際路徑跟蹤效果y，此時設定期望輸出量為y＝u＝1；

步驟三：確定農用車輛具體的研究對象為拖拉機，農用車輛的運動模型選取O’Connor提出的線性模型，便于對模型的研究；

步驟四：基于步驟三提出農用車輛的線性模型，再利用羅錫文提出的東方紅X-804拖拉機的DGPS自動導航控制系統的閉環辨識結果，得出轉向系統模型G₀(s)，從而得出農用車輛系統模型G(s)；

步驟五：基于步驟四提出農用車輛系統模型，利用超前校正的方式設計農用車輛路徑跟蹤控制系統的控制器C₁(s)，使系統在保持穩定的前提下，加快響應速度，再對控制器C₁(s)利用二次超前校正的方式設計農用車輛路徑跟蹤控制系統的控制器C₂(s)，進一步加快系統的響應速度；

步驟六：在步驟五給出的控制器C₂(s)的基礎上，對控制器加比例調節系數，控制器C₃(s)＝KC₂(s)，K＜1，C₃(s)的作用是為了更好的降低超調量，同時對通頻帶中心頻率的選擇能力更強，起到去除高頻噪聲的作用；

步驟七：為了解決線性控制器對農用車輛路徑跟蹤控制系統存在的時間領域的限制，如調節時間和上升時間，因此在農用車輛路徑跟蹤控制系統中，引入增益切換非線性控制，加增益切換控制以后，形成非線性PID控制器C₄(s)，將此非線性控制器作用于農用車輛系統模型中，優化農用車輛路徑跟蹤控制系統的動態性能。

2.根據權利要求1所述的農用車輛路徑跟蹤的增益切換非線性控制方法，其特征在于：所述步驟一中，此時農用車輛路徑跟蹤控制系統中輸出的實際路徑跟蹤效果y和輸入變量u的推導關系如下：

y=C(s)G(s)1+C(s)G(s)u---(1)]]>

其中：農用車輛路徑跟蹤控制系統的輸入變量期望路徑u和輸出變量實際路徑跟蹤效果y的關系是信號傳遞函數的數學關系式，控制器函數C(s)決定了輸入和輸出的具體關系。