【技术实现步骤摘要】
松软崎岖地形中摇杆摇臂式星球车轨迹跟踪协调控制方法
本专利技术涉及星球探测平台控制
，具体涉及一种松软崎岖地形中摇杆摇臂式星球车轨迹跟踪协调控制方法。
技术介绍
星球车在松软崎岖的星球表面执行探测任务时，其运动控制器是整个系统的核心单元之一，是决定能否顺利完成探测任务的根本。摇杆摇臂式的星球车通常采用多轮驱动的设计构型，属于典型的冗余控制系统，在松软崎岖地形中运动时，地形不同，各车轮运动状态不同，极易在同侧车轮之间产生推挤和牵拉现象，造成各车轮之间存在内力损耗，进而消耗能量。同时松软地形中，侧滑和滑转现象的存在，导致星球车存在偏离期望轨迹的问题。以保证星球车能够跟踪规划的期望轨迹并且在运行过程中尽可能的降低同侧车轮之间的内力为主要目标，运动控制器的设计重点关注轨迹跟踪与协调分配的同时实现。目前，国内外的星球车控制通常将两个问题分别进行研究，没有有效的解决将两个任务目标同时实现的问题，因此如何设计一个控制器，在实现轨迹跟踪控制的同时，能够有效地降低同侧车轮之间的内力，是目前星球车运动控制研究的一项挑战。<...
【技术保护点】
1.一种松软崎岖地形中摇杆摇臂式星球车轨迹跟踪协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/na)定义星球车在世界坐标系中的位置信息为(x,y,z)，星球车的横滚角为
【技术特征摘要】
1.一种松软崎岖地形中摇杆摇臂式星球车轨迹跟踪协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)定义星球车在世界坐标系中的位置信息为(x,y,z)，星球车的横滚角为俯仰角为ψ，偏航角为θ，以车体前进方向为x轴正方向，以垂直于车体向上为z轴正方向，根据右手定则建立车体坐标系(xb,yb,zb)，车体形心在车体坐标系中的速度为(vbx,vby,vbz)，通过公式建立车体三维运动学模型，其中q为位置向量，q＝(x,y,z)，为q的求导运算结果，ωbz为星球车绕车体坐标系z轴旋转角速度，Δ0为系统的外部干扰值；
b)根据公式建立星球车整车动力学模型，式中M′＝diag(m,m,Ibz)，m为星球车质量，Ibz为车体绕车体坐标系z轴旋转的转动惯量，为车体坐标系中x方向速度、y方向速度和绕z轴旋转的角加速度构成的加速度的向量，G为重力项矢量，U为模型控制输入矢量；
c)根据步骤a)中的车体三维运动学模型带入步骤b)中的星球车整车动力学模型得到基于三维运动学信息的动力学模型；
d)定义星球车的期望位置为qd，系统误差为定义性能指标为z∞、z2，根据公式建立针对星球车整车动力学模型的误差增广系统，式中为emix的求导运算结果，性能指标z∞、z2为整车控制输入umix＝Kmixemix，Kmix为状态反馈矩阵，Amix为系统参数矩阵，Dmix为干扰项，Bmix为输入参数矩阵；
e)通过求解QP优化问题，计算得到最优的各车轮的力组成的力矢量；
f)通过公式建立速度模式下期望力跟踪模型，式中FTwi为星球车第i个车轮驱动力，为FTwi的求导运算结果，Iwi为星球车第i个车轮转动惯量，rwi为星球车第i个车轮等效半径，ωwi为星球车第i个车轮旋转角速度，为ωwi的二阶导运算，fw(FNwi,swi)为与星球车第i个车轮法向支撑力FNwi和滑转率swi相关的总和扰动项；
g)根据公式建立线性自抗扰控制器，式中xFintd1和xFintd2为输入的跟踪微分器的输出信号，为xFintd...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，舒明雷，王英龙，刘辉，周书旺，
申请(专利权)人：山东省人工智能研究院，山东省计算中心国家超级计算济南中心，
类型：发明
国别省市：山东;37
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