一种基于RHC的有杆拖挂式无人系统在线轨迹跟踪控制方法技术方案

一种基于RHC的有杆拖挂式无人系统在线轨迹跟踪控制方法。首先，基于有杆拖挂式无人系统的运动学模型建立有杆拖挂式无人系统的运动学模型。其次，建立有杆拖挂式无人系统跟踪控制问题中的不等式约束。最后，建立有杆拖挂式无人系统的跟踪控制模型，根据RHC思想将全区间内的跟踪控制问题转化为单个时间窗口内的最优控制问题，对单个时间窗口内的最优控制问题进行高效求解，基于每个时间窗口内的结果依次滚动时间窗口以实现全区间内的在线轨迹跟踪控制。本发明专利技术能以更高的精度、效率和稳定性，在线处理环境中的实时、动态扰动，能够有效解决有杆拖挂式无人系统的倒车或正向行驶过程中的跟踪控制问题，还可应用于带状态

【技术实现步骤摘要】
一种基于RHC的有杆拖挂式无人系统在线轨迹跟踪控制方法


[0001]本专利技术属于有杆拖挂式无人系统的自动化与控制
，涉及一种基于滚动时域控制(RHC：Receding Horizon Control)的有杆拖挂式无人系统在线轨迹跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]有杆拖挂式无人系统的轨迹跟踪控制问题是通过设计合理的跟踪方法，并结合其运动学/动力学及相关约束关系，对标准轨迹或者理想轨迹进行跟踪，从而得出实际轨迹和控制律的过程。
[0003]有杆拖挂式无人系统为一种牵引
‑
拖挂车系统(Tractor
‑
Trailer System)，该类系统被广泛应用于航空、农业、运输等各个领域。目前，基于线性化模型的线性控制技术已广泛应用于牵引
‑
拖挂车系统控制，但如果转向角大于10度，线性化模型的精度就会降低。为了提高精度，目前提出基于非线性控制理论来设计跟踪方法，如横向函数法、虚拟转向法、非线性模型预测控制和李雅普诺夫方法等。
[0004]然而，有杆拖挂式无人系统的轨迹跟踪控制问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RHC的有杆拖挂式无人系统在线轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立有杆拖挂式无人系统的运动学模型将挂车和拖车的速度分别定义为v1和v3；将挂车、牵引杆和拖车的方位角分别定义为θ1、θ2和θ3，β1＝θ2‑
θ1、β2＝θ3‑
θ2，其中，β1表示牵引杆与挂车纵向方向之间的夹角，β2表示牵引杆与拖车纵向方向之间的夹角；将拖车前轮转向角定义为α；将挂车后轮中心距挂车与牵引杆铰接点处的长度、牵引杆的长度、牵引杆与拖车的铰接点距拖车后轮中心处的长度、拖车前后轮距分别定义为L1、L2、M、L3；将挂车后轮中心位置的横坐标和纵坐标分别定义为x1、y1；则有杆拖挂式无人系统的状态空间表达为X＝(x1,y1,θ1,β1,β2,α,v1)
T
，控制向量定义为U＝(u1,u2)
T
，其中，和为提高基于最优控制的轨迹规划方法的计算效率，建立如下所示的有杆拖挂式无人系统的运动学模型：步骤2：建立有杆拖挂式无人系统跟踪控制问题中的不等式约束步骤2
‑
1：建立避碰不等式约束将实际轨迹与标准轨迹的偏差约束在可行的范围之内，具体为：(x1+Dcosθ1‑
x
cr
)2+(y1+Dsinθ1‑
y
cr
)2‑
S2≤0
ꢀꢀ
(2)其中，x
cr
和y
cr
为标准轨迹中描述有杆拖挂式无人系统外形轮廓的特征圆圆心横、纵坐标；D为挂车后轮中心位置距描述有杆拖挂式无人系统外形轮廓的特征圆圆心位置长度，其取值为非负数；S为安全缓冲距离，其取值为正数；步骤2
‑
2：建立状态不等式约束下述约束需要同时满足，使v1、β1、β2和α在安全范围之内；
步骤2
‑
3：建立控制不等式约束通过限制控制变量，以符合系统的机械限制，控制约束表示为：步骤3：建立有杆拖挂式无人系统的跟踪控制模型为实现离轴有杆牵引系统的自主运动控制，系统沿理想轨迹运动；在满足运动约束、避...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，董献洲，贾珺，徐卫国，苏析超，彭超，雷霆，徐浩，樊硕，邱凯，施展，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院战争研究院，
类型：发明
国别省市：