掛車非線性轉向控制器設計

掛車非線性轉向控制器設計

簧和阻尼特性是非線性的。輪胎模型采用魔術公式。該車模型與控制算法在Simulink中進行聯合仿真。

為了提高運輸效率，越來越多的貨物會使用貨車-掛車的組合形式進行運輸。為了提高掛車的可操作性，有些轉向控制器使用線性控制或其它復雜的算法。介紹了在掛車中只用一個轉向軸，并且能改善掛車可操作性的非線性轉向控制器的設計技術。

控制結構的框圖如圖1所示。參考發生器基于駕駛員轉向輸入δf估計車輛的理想運動，該參考運動和車輛的實際運動經過二階滑模控制（SMC）的處理輸出vEA（鉸接角加速度），該參數經過精確線性輸入-輸出模塊后輸出δt給車輛模型。因此，本文所設計的控制器包括一個二階滑模反饋控制器和一個精確線性的輸入-輸出系統。

在多體動力學仿真軟件SIMPACK中建立了具有30個自由度的半掛車模型，其中輪胎、彈

控制車輛采用的變量是鉸接角角速度和角加速度。精確線性輸入-輸出模塊的輸出是鉸接角加速度。由于精確線性輸入-輸出的標準穩定性反饋缺乏魯棒性，因此二階SMC反饋產生平滑的控制輸入端，二階SMC可以在沒有精確線性輸入-輸出時使用，但是線性受控系統簡化了SMC的設計過程。SMC被用于克服模型的不確定性、控制誤差和增強穩定性。

在Simulink中將控制算法和在SIMPACK中搭建的整車模型進行聯合仿真。仿真結果表明，該非線性轉向控制器降低了半掛車的跑偏行為，其能夠根據參考發生器的信號改變車輛的駕駛行為，即精確線性輸入-輸出和二階SMC的組合提供了一個具有很好跟蹤性能的控制器。

GunterNitzscheetal.2014 IEEEIntelligentVehicles Symposium,USA-June8-11,2014.

編譯：王瑩