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基于四輪轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩控制的自主地面車輛LPV/H∞路徑跟蹤控制器設(shè)計(jì)
2022-03-01 20:37:54· 來(lái)源：同濟(jì)智能汽車研究所
其中B表示車輛軌跡，
表示每個(gè)輪胎的縱向力。
假設(shè)在高車速下輪胎側(cè)偏角很小，輪胎側(cè)向力與輪胎側(cè)偏角之間的關(guān)系可以表示為線性關(guān)系，可以寫為
其中
和
分別是前后輪胎的側(cè)偏剛度。
和
為前后輪胎側(cè)偏角，定義為
假設(shè)在高車速時(shí)前輪和后輪轉(zhuǎn)向角較小，公式（1）近似于
?；诠剑?）和（4），公式（1）描述的車輛模型可以簡(jiǎn)化為線性動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)為
圖1 4WIS-4WIDEV平面運(yùn)動(dòng)模型
對(duì)于路徑跟蹤控制器的設(shè)計(jì)，4WIS-4WID EV的路徑跟蹤模型為圖2所示的單軌模型。并在圖2中展示了三種坐標(biāo)系。
車身坐標(biāo)系表示車輛在其實(shí)際路徑上的方向，
坐標(biāo)系表示車輛在其目標(biāo)路徑上的方向，
坐標(biāo)系為大地坐標(biāo)系。為使車輛能夠精確地跟蹤目標(biāo)路徑，路徑跟蹤問題在本文中等價(jià)于使航向角誤差
和側(cè)向位置誤差
最小。
航向角誤差定義為實(shí)際航向角
和目標(biāo)航向角
的差，即為
將式（6）兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得
其中
是目標(biāo)路徑的曲率半徑。
另外，側(cè)向位置誤差
定義為目標(biāo)路徑點(diǎn)P到軸x的垂直距離，其導(dǎo)數(shù)為
圖2 路徑跟蹤單軌模型
由式（5）、（7）和（8）得路徑跟蹤模型為：
其中
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