掛車非線性轉(zhuǎn)向控制器設(shè)計

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

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

控制結(jié)構(gòu)的框圖如圖1所示。參考發(fā)生器基于駕駛員轉(zhuǎn)向輸入δf估計車輛的理想運(yùn)動，該參考運(yùn)動和車輛的實(shí)際運(yùn)動經(jīng)過二階滑模控制（SMC）的處理輸出vEA（鉸接角加速度），該參數(shù)經(jīng)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(shè)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(tǒng)。

在多體動力學(xué)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(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性反饋缺乏魯棒性，因此二階SMC反饋產(chǎn)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(tǒng)簡化了SMC的設(shè)計過程。SMC被用于克服模型的不確定性、控制誤差和增強(qiáng)穩(wěn)定性。

在Simulink中將控制算法和在SIMPACK中搭建的整車模型進(jìn)行聯(lián)合仿真。仿真結(jié)果表明，該非線性轉(zhuǎn)向控制器降低了半掛車的跑偏行為，其能夠根據(jù)參考發(fā)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