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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
2022-03-01 20:37:54· 來源：同濟智能汽車研究所
中增加了適當?shù)男阅芗訖?quán)函數(shù)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖如圖4所示，K表示反饋控制器。W表示由目標路徑信息描述的外部干擾。y表示系統(tǒng)輸出，可以測量或觀察。u是系統(tǒng)的控制輸入，由
和
組成。輸出
和
用于評估閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性能。此外，加權(quán)函數(shù)
和
分別表示u和y的性能輸出。
圖4 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖
為了獲得良好的路徑跟蹤性能和瞬態(tài)響應(yīng)，選擇了性能加權(quán)函數(shù)
，該函數(shù)由下式給出：
這表明
和
的穩(wěn)態(tài)誤差要求都小于1%。基于執(zhí)行器的能力來選擇性能加權(quán)函數(shù)
。將前后轉(zhuǎn)向角限制在45度以內(nèi)，最大外偏航力矩設(shè)定為1000N·m。最后，將
定義為：
此外，加權(quán)函數(shù)
和
可以重寫為狀態(tài)空間形式：
最后，閉環(huán)控制系統(tǒng)可以簡化為圖5所示的廣義系統(tǒng)，廣義系統(tǒng)P可以表示為：
圖5 廣義系統(tǒng)
如圖5所示，LPV/H∞控制器
設(shè)計用于4WIS-4WID EV的路徑跟蹤，可以狀態(tài)空間形式寫入：
其中表示控制器的狀態(tài)向量，
和
表示需要求解的控制器參數(shù)矩陣。
將控制器(21)應(yīng)用于LPV系統(tǒng)(20)產(chǎn)生以下閉環(huán)系統(tǒng)。
上述矩陣
和
都與參數(shù)變化向量
有關(guān)。對于多面體模型，第j個頂點上的矩陣可以表示為
和
。
所設(shè)計的LPV/H∞控制器應(yīng)使閉環(huán)系統(tǒng)(22)漸近穩(wěn)定，且從外部干擾w到測量輸出z的傳遞函數(shù)的無窮范數(shù)應(yīng)小于1，即
。我們首先介紹下面的引理。
引理1(Yang等人，2008年)。在給定正常數(shù)γ的情況下，考慮第j個頂點的閉環(huán)系統(tǒng)(22)，以下兩個條件是等價的。
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