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适用于路径跟踪控制的自适应MPC算法研究 被引量:25
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作者 石贞洪 江洪 +3 位作者 于文浩 柳亚子 蒋潇杰 姜民 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第21期266-271,共6页
为提高自动驾驶车辆在不同工况下的路径跟踪精度和行驶稳定性,基于车辆的单轨模型和模型预测控制(MPC)理论,提出一种依据跟踪偏差和道路曲率自适应调整成本函数权重系数的路径跟踪控制算法。该算法主要是通过模糊控制理论动态优化传统MP... 为提高自动驾驶车辆在不同工况下的路径跟踪精度和行驶稳定性,基于车辆的单轨模型和模型预测控制(MPC)理论,提出一种依据跟踪偏差和道路曲率自适应调整成本函数权重系数的路径跟踪控制算法。该算法主要是通过模糊控制理论动态优化传统MPC路径跟踪控制器中权重系数矩阵,使得当车辆与参考路径偏差比较大时,能够快速减小跟踪偏差,保证车辆行驶的安全性;当路径跟踪偏差比较小,且参考路径曲率比较小时,使得系统更加侧重行驶稳定性的要求。为验证所设计的路径跟踪控制器的性能,搭建CarSim/Simulink联合仿真模型,在联合仿真过程中,基于权重系数自适应的MPC路径跟踪控制器与基于权重系数为常量的MPC路径跟踪控制器相比,路径跟踪精度和车辆的行驶稳定性均得到了提高。 展开更多
关键词 自动驾驶车辆 路径跟踪 模型预测控制 自适应 权重系数 模糊控制
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欠驱动船舶路径跟踪的强化学习迭代滑模控制 被引量:20
2
作者 沈智鹏 代昌盛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期697-704,共8页
针对三自由度欠驱动船舶的路径跟踪问题,本文提出一种基于强化学习的自适应迭代滑模控制方法。该方法引入双曲正切函数对系统状态进行迭代滑模设计,并采用神经网络对控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制量抖振测... 针对三自由度欠驱动船舶的路径跟踪问题,本文提出一种基于强化学习的自适应迭代滑模控制方法。该方法引入双曲正切函数对系统状态进行迭代滑模设计,并采用神经网络对控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制量抖振测量变量和强化学习信号,实现对神经网络的结构和参数进行在线调整,能进一步抑制控制量的抖振作用。应用5446TEU集装箱船的数学模型进行控制仿真,结果表明所设计控制器能有效地处理风和流等外界扰动,具有较强的鲁棒性,与迭代滑模控制器相比舵角的抖振减小明显,控制舵角信号符合船舶的实际操作要求,更符合工程实际要求。 展开更多
关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 控制器设计 自适应 迭代滑模控制 滑模面反馈 神经网络 强化学习
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无人驾驶车路径跟踪控制研究 被引量:18
3
作者 修彩靖 陈慧 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第10期128-130,共3页
研究被控对象无人驾驶车,基于预瞄控制思想,设计一种无人驾驶车路径跟踪控制器,将控制器分为预瞄控制和补偿控制两部分,预瞄控制模拟驾驶员在驾驶车辆过程中对前方的道路环境信息进行预瞄,根据道路曲率程度决定方向盘转向,补偿控制是对... 研究被控对象无人驾驶车,基于预瞄控制思想,设计一种无人驾驶车路径跟踪控制器,将控制器分为预瞄控制和补偿控制两部分,预瞄控制模拟驾驶员在驾驶车辆过程中对前方的道路环境信息进行预瞄,根据道路曲率程度决定方向盘转向,补偿控制是对车辆遇到干扰偏离原车道的纠正。仿真实验结果表明,该控制器能够保证无人驾驶车准确跟踪各种参考路径,且具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 无人驾驶车 路径跟踪 预瞄控制 补偿控制 PID控制器
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自适应双时域参数MPC的智能车辆路径规划与跟踪控制 被引量:17
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作者 李耀华 范吉康 +3 位作者 刘洋 何杰 李泽田 潘绍飞 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期528-539,共12页
为解决过度避障,基于车辆点质量模型,采用非线性模型预测控制(MPC)算法,设计了新型避障功能函数,建立自动驾驶车辆路径跟踪性能综合评价指标,得到最优预测时域和控制时域参数,设计自适应双时域MPC参数路径跟踪控制器。搭建规划层和控制... 为解决过度避障,基于车辆点质量模型,采用非线性模型预测控制(MPC)算法,设计了新型避障功能函数,建立自动驾驶车辆路径跟踪性能综合评价指标,得到最优预测时域和控制时域参数,设计自适应双时域MPC参数路径跟踪控制器。搭建规划层和控制层集成的联合仿真平台,进行仿真试验。结果表明:在180个障碍物点下,避障功能函数可避免过度避障,且计算时间仅增加0.294 ms。采用局部避障路径规划与路径跟踪控制集成结构时,在多静态障碍物场景与动态障碍物场景下,车速为65 km/h时,最大横向误差偏差减小0.169 m,最大横摆角速度减小3.196(°)/s。 展开更多
关键词 自动驾驶车辆 模型预测控制(MPC) 避障 局部路径规划 路径跟踪控制器
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拖拉机队列自动控制系统 被引量:14
5
作者 朱忠祥 宋正河 +3 位作者 谢斌 陈军 武田纯一 毛恩荣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期149-154,共6页
为了提高拖拉机田间作业效率,开发了拖拉机队列自动控制系统。建立了拖拉机队列模型,设计了队列控制方法。首先应用三阶样条曲线拟合先行拖拉机的行驶位置点,动态生成跟踪拖拉机的参考路径。然后设计了最优路径跟踪器,用来引导跟踪拖拉... 为了提高拖拉机田间作业效率,开发了拖拉机队列自动控制系统。建立了拖拉机队列模型,设计了队列控制方法。首先应用三阶样条曲线拟合先行拖拉机的行驶位置点,动态生成跟踪拖拉机的参考路径。然后设计了最优路径跟踪器,用来引导跟踪拖拉机沿着参考路径行驶。在平坦的草地上进行了拖拉机队列的自动控制试验,试验结果表明,跟踪拖拉机能够成功沿着先行拖拉机的轨迹行驶,横向偏差的平均值和均方根值分别小于0.015 m和0.079 m。 展开更多
关键词 拖拉机队列 自动控制 路径生成 路径跟踪器 最优控制
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Path tracking control of autonomous agricultural mobile robots 被引量:14
6
作者 ZHU Zhong-xiang CHEN Jun +3 位作者 YOSHIDA Toyofumi TORISU Ryo SONG Zheng-he MAO En-rong 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第10期1596-1603,共8页
In a tractor automatic navigation system, path planning plays a significant role in improving operation efficiency. This study aims to create a suboptimal reference course for headland turning of a robot tractor and d... In a tractor automatic navigation system, path planning plays a significant role in improving operation efficiency. This study aims to create a suboptimal reference course for headland turning of a robot tractor and design a path-tracking controller to guide the robot tractor along the reference course. A time-minimum suboptimal control method was used to generate the reference turning course based on the mechanical parameters of the test tractor. A path-tracking controller consisting of both feedforward and feedback component elements was also proposed. The feedforward component was directly determined by the desired steering angle of the current navigation point on the reference course, whereas the feedback component was derived from the designed optimal controller. Computer simulation and field tests were performed to validate the path-tracking performance. Field test results indicated that the robot tractor followed the reference courses precisely on flat meadow, with average and standard lateral devia- tions being 0.031 m and 0.086 m, respectively. However, the tracking error increased while operating on sloping meadow due to the employed vehicle kinematic model. 展开更多
关键词 Headland turning path creation path-tracking controller Optimal control Robot tractor
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扰动下农用运输车辆路径跟踪控制器设计与试验 被引量:13
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作者 刘正铎 张万枝 +3 位作者 吕钊钦 郑文秀 穆桂脂 程向勋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期378-386,共9页
为提高农用运输车辆路径跟踪的鲁棒稳定性,基于线性模型预测控制结合农用运输车辆特点设计了路径跟踪控制器。该方法首先将农用运输车辆的运动学模型进行离散化求解,推出误差模型作为控制器预测方程,为使农用运输车能够克服在田间行驶... 为提高农用运输车辆路径跟踪的鲁棒稳定性,基于线性模型预测控制结合农用运输车辆特点设计了路径跟踪控制器。该方法首先将农用运输车辆的运动学模型进行离散化求解,推出误差模型作为控制器预测方程,为使农用运输车能够克服在田间行驶时的各种干扰,通过构建李雅普诺夫函数重点分析了该模型的鲁棒稳定性,得到控制周期约束条件,然后建立目标函数并引入松弛因子,最后把预测模型代入目标函数进行优化求解,重复以上过程,实现优化控制。Matlab仿真表明:当前轮转角扰动不大于15°及横向扰动不大于1. 5 m时,控制器可以迅速起到调节作用,使车辆快速回到参考轨迹上行驶。对应的场地试验结果表明:试验小车以2 m/s的速度跟踪参考路径时,直线路段跟踪效果良好,最大横向偏差为10. 57 cm,均值为8. 49 cm;添加扰动路段的跟踪偏差较大,最大横向偏差为23. 89 cm,最大纵向偏差为62. 53 cm,但在控制器的控制作用下可以实现对路径的有效跟踪。由此可见,该控制器在速度小于等于2 m/s的情况下,可以满足农用运输车辆对路径跟踪的精度与鲁棒稳定性要求。 展开更多
关键词 农用运输车 路径跟踪 扰动 控制器 鲁棒稳定性
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基于LOS法的自航模航迹跟踪控制算法实现 被引量:12
8
作者 韩鹏 刘志林 +3 位作者 周泽才 唐昊 班良 郝留磊 《应用科技》 CAS 2018年第3期66-70,共5页
为解决实验室环境下的小型自航模能快速、准确、稳定地实现航迹跟踪问题,利用视线法(line of sight,LOS)将自航模的位置跟踪问题转化为自航模的航向控制问题,通过PID控制器,使自航模的航向角收敛于期望航向角,从而使自航模不断驶向期望... 为解决实验室环境下的小型自航模能快速、准确、稳定地实现航迹跟踪问题,利用视线法(line of sight,LOS)将自航模的位置跟踪问题转化为自航模的航向控制问题,通过PID控制器,使自航模的航向角收敛于期望航向角,从而使自航模不断驶向期望航向点。通过设置不同的期望航向点,实现自航模航迹跟踪控制。之后通过MATLAB对其进行仿真研究,验证了其可行性。最后将其用于实验室环境下的自航模航迹跟踪,得到了良好的效果,进一步验证了其工程实用性。 展开更多
关键词 自航模 航迹跟踪 航向控制 视线法 MATLAB仿真 PID控制器 期望航向点
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欠驱动船舶路径跟踪神经元自适应迭代滑模控制 被引量:10
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作者 沈智鹏 景富盛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期489-494,500,共7页
针对模型存在参数不确定以及遭受未知外界干扰的欠驱动船舶路径跟踪控制问题,本文提出一种基于Lyapunov稳定性的神经元自适应迭代滑模控制方法。该方法根据路径跟踪偏差信息构造出四阶非线性迭代滑模面,利用最高阶滑模面构建Lyapunov能... 针对模型存在参数不确定以及遭受未知外界干扰的欠驱动船舶路径跟踪控制问题,本文提出一种基于Lyapunov稳定性的神经元自适应迭代滑模控制方法。该方法根据路径跟踪偏差信息构造出四阶非线性迭代滑模面,利用最高阶滑模面构建Lyapunov能量函数,并得到满足系统渐近稳定性条件的一个误差函数,进而采用Adaline单神经元设计自适应控制器,且结合最小二乘法推导出使误差函数收敛的神经元权重在线学习算法,可避免对模型参数不确定项和外界干扰进行估计。将设计的控制器应用于5446TEU集装箱船模型进行仿真,结果表明控制系统能有效地处理模型参数摄动及风浪干扰,具有强鲁棒性,且与迭代滑模控制器相比所得控制舵角输出更加平滑有效。 展开更多
关键词 仿射非线性系统 路径跟踪 非线性迭代滑模 LYAPUNOV稳定性 神经元自适应控制器 最小二乘法
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LQR-GA Controller for Articulated Dump Truck Path Tracking System 被引量:7
10
作者 MENG Yu GAN Xin +1 位作者 WANG Yu GU Qing 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2019年第1期78-85,共8页
This paper designs a novel controller to improve the path-tracking performance of articulated dump truck(ADT). By combining linear quadratic regulator(LQR) with genetic algorithm(GA), the designed controller is used t... This paper designs a novel controller to improve the path-tracking performance of articulated dump truck(ADT). By combining linear quadratic regulator(LQR) with genetic algorithm(GA), the designed controller is used to control linear and angular velocities on the midpoint of the front frame. The novel controller based on the error dynamics model is eventually realized to track the path high-precisely with constant speed. The results of simulation and experiment show that the LQR-GA controller has a better tracking performance than the existing methods under a low speed of 3 m/s. In this paper, kinematics model and simulation control models based on co-simulation of ADAMS and Matlab/Simulink are established to verify the proposed strategy. In addition, a real vehicle experiment is designed to further more correctness of the conclusion. With the proposed controller and considering the steering model in the simulation, the control performance is improved and matches the actual situation better. The research results contribute to the development of automation of ADT. 展开更多
关键词 ARTICULATED DUMP truck(ADT) path tracking steering analysis linear quadratic regulator(LQR) genetic algorithm(GA) controller
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智能车辆路径跟踪横纵向耦合实时预测控制器 被引量:8
11
作者 许芳 张君明 +3 位作者 胡云峰 曲婷 曲逸 刘奇芳 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2287-2294,共8页
为解决高速工况下低附着系数路面上智能车辆路径稳定跟踪控制问题,提出了基于非线性模型预测控制的车辆路径跟踪横纵向耦合集成控制器,并实现了实时控制。首先,根据期望的路径信息计算出期望的车辆横向速度。然后,将实际横、纵向车辆速... 为解决高速工况下低附着系数路面上智能车辆路径稳定跟踪控制问题,提出了基于非线性模型预测控制的车辆路径跟踪横纵向耦合集成控制器,并实现了实时控制。首先,根据期望的路径信息计算出期望的车辆横向速度。然后,将实际横、纵向车辆速度与期望速度的误差设为目标函数,同时考虑执行机构约束,设计了非线性模型预测控制器,优化求解出前轮转角和前、后轮驱动力,实现了车辆路径稳定跟踪控制。为了提高控制器的实时性,将非线性规划问题转换成代数方程组求解,采用并行牛顿方法进行方程组求解,通过解耦预测时域间方程组的耦合关系,降低优化问题的计算复杂度。最后,在双移线工况下进行控制器的仿真实验和硬件在环实验,实验结果验证了本文所设计控制器的有效性,可实现车辆路径跟踪的实时控制。 展开更多
关键词 自动控制技术 车辆路径跟踪 横纵向耦合 非线性预测控制器 实时控制
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智能车辆路径跟踪控制方法 被引量:1
12
作者 李学鋆 汪怡平 +4 位作者 苏楚奇 宫新乐 黄晋 赵晓敏 张镇涛 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期143-150,共8页
为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理... 为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理论验证稳态控制律的正确性.为了减小外部干扰对控制性能的影响,提高控制器的可靠性,进一步设计基于车辆侧向位移误差的瞬态控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论验证闭环系统的稳定性.稳态控制律和瞬态控制律构成了非线性的路径跟踪控制器.通过与车辆路径跟踪常用的线性控制器和非线性控制器对比验证所提出控制方法的有效性,线性控制器选用LQR控制器,非线性控制器选用Stanley控制器.仿真结果表明,与LQR控制器相比,所提出控制方法的路径跟踪控制精度、抗干扰性和可靠性更好.与Stanley控制器相比,所提出控制方法具有更好的路径跟踪控制精度和控制收敛速度,且在大曲率路径跟踪过程中具有更好的可靠性. 展开更多
关键词 智能汽车 路径跟踪 误差动力学模型 非线性控制器
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新能源船舶路径跟踪自抗扰控制方法
13
作者 彭毓卿 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第2期161-164,共4页
新能源船舶运动路径控制属于欠驱动控制,传统PID控制动态性能较差,无法适应新能源船舶运动中遇到的扰动问题。本文在对新能源船舶进行运动分析的基础上,提出一种新能源船舶路径跟踪自抗扰控制器的设计方案,该路径跟踪自抗扰控制器包括... 新能源船舶运动路径控制属于欠驱动控制,传统PID控制动态性能较差,无法适应新能源船舶运动中遇到的扰动问题。本文在对新能源船舶进行运动分析的基础上,提出一种新能源船舶路径跟踪自抗扰控制器的设计方案,该路径跟踪自抗扰控制器包括舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器等,对舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器进行了详细设计,使用Matlab对新能源船舶自抗扰控制进行了仿真,得到了轨迹跟踪、首向角变化以及速度变化的仿真结果。仿真结果表明,设计的控制器能够对设定轨迹进行跟随,具有较好的稳定性。 展开更多
关键词 新能源船舶 路径跟踪 自抗扰 控制器 MATLAB
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考虑输入饱和的农用拖拉机路径跟踪有限时间控制
14
作者 马莉 刘国威 +2 位作者 丁世宏 刘陆 葛群辉 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1943-1950,共8页
针对农用拖拉机的路径跟踪控制问题,提出基于有限时间和饱和技术的路径跟踪控制策略.首先,建立农机路径跟踪运动学模型,并通过有限时间控制技术,构造有限时间路径跟踪控制方法;其次,考虑到农用拖拉机的转向系统物理限制,将饱和技术与有... 针对农用拖拉机的路径跟踪控制问题,提出基于有限时间和饱和技术的路径跟踪控制策略.首先,建立农机路径跟踪运动学模型,并通过有限时间控制技术,构造有限时间路径跟踪控制方法;其次,考虑到农用拖拉机的转向系统物理限制,将饱和技术与有限时间控制结合,给出复合的路径跟踪控制方法,通过严格的理论分析验证闭环系统在该控制器下的有限时间稳定性;最后,通过仿真结果表明,所设计的制导方法可以保证农用拖拉机快速、稳定地完成路径跟踪目标. 展开更多
关键词 农用拖拉机 精准农业 自动导航 路径跟踪 有限时间控制 饱和控制器
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Path-tracking Control of a Tractor-aircraft System 被引量:6
15
作者 Nengjian Wang Hongbo Liu Wanhui Yang 《Journal of Marine Science and Application》 2012年第4期512-517,共6页
An aircraft tractor plays a significant role as a kind of important marine transport and support equipment. It's necessary to study its controlling and manoeuvring stability to improve operation efficiency. A virtual... An aircraft tractor plays a significant role as a kind of important marine transport and support equipment. It's necessary to study its controlling and manoeuvring stability to improve operation efficiency. A virtual prototyping model of the tractor-aircraft system based on Lagrange's equation of the first kind with Lagrange mutipliers was established in this paper, According to the towing characteristics, a path-tracking controller using fuzzy logic theory was designed. Direction control herein was carried out through a compensatory tracking approach. Interactive co-simulation was performed to validate the path-tracking behavior in closed-loop, Simulation results indicated that the tractor followed the reference courses precisely on a flat ground. 展开更多
关键词 path-tracking controller aircraft tractor preconcert route fuzzy control CO-SIMULATION
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自抗扰算法在无人车路径跟踪控制中的应用 被引量:6
16
作者 闫振争 庄继晖 +2 位作者 程晓鸣 严英 甘海云 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2021年第3期61-70,共10页
为了提高无人驾驶车辆路径跟踪的精度与稳定性,设计一种对车辆不确定性和外部干扰具有较强鲁棒性的ADRC控制算法,并基于粒子群优化算法对其关键参数进行整定,进一步提高控制器效果。该控制算法优势在于设计简单,计算量较小,能够实时估... 为了提高无人驾驶车辆路径跟踪的精度与稳定性,设计一种对车辆不确定性和外部干扰具有较强鲁棒性的ADRC控制算法,并基于粒子群优化算法对其关键参数进行整定,进一步提高控制器效果。该控制算法优势在于设计简单,计算量较小,能够实时估计和补偿未知扰动。基于Matlab/CarSim联合仿真平台,对所研究算法与PID算法进行仿真验证。结果表明:在双移线工况下,与PID控制器相比,所提出的ADRC控制算法具有更强的鲁棒性,能够有效改善由道路曲率变化而导致车辆抖动的问题,实现更加精确、稳定的路径跟踪效果。 展开更多
关键词 无人驾驶车辆 自抗扰控制 路径跟踪 控制器设计
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Path Tracking Controller Design of Automated Parking Systems via NMPC with an Instructible Solution
17
作者 Liang Chen Zhaobo Qin +2 位作者 Manjiang Hu Yougang Bian Xiaoyan Peng 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期353-367,共15页
Parking difficulties have become a social issue that people have to solve.Automated parking system is practicable for quick par operations without a driver which can also greatly reduces the probability of parking acc... Parking difficulties have become a social issue that people have to solve.Automated parking system is practicable for quick par operations without a driver which can also greatly reduces the probability of parking accidents.The paper proposes a Lyapunov-based nonlinear model predictive controller embedding an instructable solution which is generated by the modified rear-wheel feedback method(RF-LNMPC)in order to improve the overall path tracking accuracy in parking conditions.Firstly,A discrete-time RF-LNMPC considering the position and attitude of the parking vehicle is proposed to increase the success rate of automated parking effectively.Secondly,the RF-LNMPC problem with a multi-objective cost function is solved by the Interior-Point Optimization,of which the iterative initial values are described as the instructable solutions calculated by combining modified rear-wheel feedback to improve the performance of local optimal solution.Thirdly,the details on the computation of the terminal constraint and terminal cost for the linear time-varying case is presented.The closed-loop stability is verified via Lyapunov techniques by considering the terminal constraint and terminal cost theoretically.Finally,the proposed RF-LNMPC is implemented on a selfdriving Lincoln MKZ platform and the experiment results have shown improved performance in parallel and vertical parking conditions.The Monte Carlo analysis also demonstrates good stability and repeatability of the proposed method which can be applied in practical use in the near future. 展开更多
关键词 Automated parking path tracking controller Nonlinear model predictive control Monte Carlo analysis
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Trajectory tracking control of agricultural vehicles based on disturbance test 被引量:5
18
作者 Zhengduo Liu Wenxiu Zheng +2 位作者 Neng Wang Zhaoqin Lyu Wanzhi Zhang 《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》 SCIE EI CAS 2020年第2期138-145,共8页
To improve the trajectory tracking robust stability of agricultural vehicles,a path tracking control method combined with the characteristics of agricultural vehicles and nonlinear model predictive control was present... To improve the trajectory tracking robust stability of agricultural vehicles,a path tracking control method combined with the characteristics of agricultural vehicles and nonlinear model predictive control was presented.Through the proposed method,the path tracking problem can be divided into two problems with speed and steering angle constraints:the trajectory planning problem,and the trajectory tracking optimization problem.Firstly,the nonlinear kinematics model of the agricultural vehicle was discretized,then the derived model was inferred and regarded as the prediction function plant for the designed controller.Second,the objective function characterizing the tracking performance was put forward based on system variables and control inputs.Therefore,the objective function optimization problem,based on the proposed prediction equation plant,can be regarded as the nonlinear constrained optimization problem.What’s more,to enhance the robust stability of the system,a real-time feedback and rolling adjustment strategy was adopted to achieve optimal control.To validate the theoretical analysis before,the Matlab simulation was performed to investigate the path tracking performance.The simulation results show that the controller can realize effective trajectory tracking and possesses good robust stability.Meanwhile,the corresponding experiments were conducted.When the test vehicle tracked the reference track with a speed of 3 m/s,the maximum lateral deviation was 13.36 cm,and the maximum longitudinal deviation was 34.61 cm.When the added horizontal deviation disturbance Yr was less than 1.5 m,the controller could adjust the vehicle quickly to make the test car return to the reference track and continue to drive.Finally,to better highlight the controller proposed in this paper,a comparison experiment with a linear model predictive controller was performed.Compared to the conventional linear model predictive controller,the horizontal off-track distance reduced by 36.8%and the longitudinal deviation reduced by 32.98%w 展开更多
关键词 path tracking NONLINEARITY controller ROBUSTNESS
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基于LQR控制和姿态预测的井下无人矿车路径跟踪研究
19
作者 郭爱军 张奕 朱云涛 《煤炭工程》 北大核心 2023年第S01期176-181,共6页
在新的时代背景下,智能技术已经成为井下无人矿车发展的主要趋势,路径跟踪控制技术是实现井下无人矿车智能化的关键,也是亟待解决的无人驾驶难题。为了进一步促进井下无人矿车的发展,文章从数学模型和轨迹跟踪控制方法两个方面描述了如... 在新的时代背景下,智能技术已经成为井下无人矿车发展的主要趋势,路径跟踪控制技术是实现井下无人矿车智能化的关键,也是亟待解决的无人驾驶难题。为了进一步促进井下无人矿车的发展,文章从数学模型和轨迹跟踪控制方法两个方面描述了如何实现井下无人驾驶矿车的自动运行功能,并着重研究了LQR控制器的路径跟踪控制方法。基于这一研究基础,采用松鼠搜索优化算法对LQR控制器的参数进行优化,得到了LQR控制器的最优解。最后构建仿真环境进行模拟,结果显示实际路径与理想路径呈现较大程度拟合,说明这是一种可行的井下无人矿车路径跟踪控制的实现方案。 展开更多
关键词 井下无人矿车 路径跟踪控制 LQR控制器 SSA算法
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水稻插秧机导航控制器设计与路径追踪仿真研究 被引量:4
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作者 迟德霞 任文涛 +2 位作者 由佳翰 王洋 李萍 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期363-367,共5页
为了实现水稻插秧机部分或完全自主行走,需要设计合适的导航控制器代替驾驶员分析插秧机与预定义路径的位姿信息后,决策出转向方向和角度控制插秧机按照预定义路径行走。采用基于驾驶员模拟技术,设计了以航向偏差和横向位置偏差作为输... 为了实现水稻插秧机部分或完全自主行走,需要设计合适的导航控制器代替驾驶员分析插秧机与预定义路径的位姿信息后,决策出转向方向和角度控制插秧机按照预定义路径行走。采用基于驾驶员模拟技术,设计了以航向偏差和横向位置偏差作为输入变量,插秧机转向轮期望转角作为输出变量,总结并模拟驾驶员驾驶经验采用模糊控制算法制定模糊规则,构建二维模糊导航控制器;在MATLAB/Simulink下使用简化的二轮车运动学模型进行路径追踪斜坡响应和阶跃响应仿真研究,分析该二维模糊导航控制器控制水稻插秧机追踪预定义路径能力。仿真结果表明水稻插秧机路径追踪斜坡响应最大误差为1.23m,追踪距离为3.45m,稳态误差为0.41m;在此过程中航向追踪信号的超调量MP为17.5°,调整时间ts为7.15s,稳态误差ess为0.2°。水稻插秧机路径追踪30cm阶跃响应的超调量MP为0.8cm,调整时间ts为30.2s,稳态误差ess为0.5cm。水稻插秧机路径追踪仿真结果说明本研究设计的二维模糊导航控制器的转向决策成功控制水稻插秧机追踪预定义路径,该控制系统响应的快速性、平稳性、精确性均良好,为实现水稻插秧机自主行走提供理论支撑。 展开更多
关键词 视觉导航 路径追踪 模糊控制器 插秧机
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