一种用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法技术

本发明专利技术涉及一种农机无人驾驶技术，具体说是用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法。它先对拖拉机进行运动学以及动力学分析，建立拖拉机的运动学方程以及动力学方程。接着，引入自抗扰控制算法，与拖拉机模型相结合，形成串联形式的自抗扰控制器，实现对内外扰动的抑制，并进行仿真验证。最后，设计相应的粒子群寻优算法对自抗扰算法中关键控制参数进行参数整定，并进行仿真验证。该控制方法的扰动抑制效果较好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法
本专利技术涉及一种农机无人驾驶技术，具体说是用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法。
技术介绍
农机的无人驾驶可以帮助农户完成耕地、播种、收割等一系列农活，大大缩减了原有的农作时间并节约了劳动力，是农业现代化及自动化的一个重要体现。农机无人驾驶完成农活的效果不仅受传感器精度以及执行机构的影响，还受到农机自身模型准确性以及外度扰动的影响。自抗扰控制器是一种将内部扰动和外部扰动看作是总体扰动进行处理的控制方法。如图1所示，自抗扰控制器包括跟踪微分器(TrackingDifferentiator，TD)、扩张状态观测器(ExtendedStateObserver，ESO)、非线性PID(NonlinearPID，NPD)和动态扰动补偿四个主要部分。自抗扰控制器的工作流程如下：如图2所示，跟踪微分器(TD)为参考输入安排过渡过程，得到光滑的输入信号v1及其微分信号v2；如图3所示，状态扩展观测器(ESO)根据对象的输出y和输入信号u估计出对象的状态z1，z2和对象中的内扰和外绕的实时作用量z3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1：对拖拉机进行动力学分析和建模，得到横向偏差方程和航向角偏差方程；/n步骤2：设计串联形式的自抗扰控制器来抑制农机内外扰动对农机无人驾驶系统的影响，并进行仿真验证，具体包括以下步骤：/n步骤201：根据步骤1中所得的拖拉机模型，将农机无人驾驶系统改写成空间状态方程组形式，组成一阶外环系统与三阶内环系统的串联形式；/n步骤202：对外环设计过渡过程，使虚拟控制量u

【技术特征摘要】
1.一种用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：对拖拉机进行动力学分析和建模，得到横向偏差方程和航向角偏差方程；
步骤2：设计串联形式的自抗扰控制器来抑制农机内外扰动对农机无人驾驶系统的影响，并进行仿真验证，具体包括以下步骤：
步骤201：根据步骤1中所得的拖拉机模型，将农机无人驾驶系统改写成空间状态方程组形式，组成一阶外环系统与三阶内环系统的串联形式；
步骤202：对外环设计过渡过程，使虚拟控制量u1平滑；
步骤203：分别设计外环系统的一阶扩张状态观测器和内环系统的三阶扩张状态观测器；
步骤204：设计外环系统与内环系统的非线性反馈控制律；
步骤205：将扩张的状态作为动态扰动补偿引入农机无人驾驶系统，实现对内外扰动的补偿。
步骤3：设计粒子群寻优算法来整定串联自抗扰控制器的参数，并进行仿真验证。


2.根据权利要求1所述的用于农机无人驾驶的扰动抑制控制方法，其特征在于：步骤1中，动力学分析后，拖拉机横向偏差方程和航向角偏差方程为



其中，yerr为拖拉机横向误差，Vx为拖拉机轴向速度，ψerr为拖拉机航向角误差，ζ为阻尼系...

【专利技术属性】
技术研发人员：印辰昊，陈向东，程方，王烁，陈泽，黄振华，单以波，吴飞，
申请(专利权)人：无锡卡尔曼导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32