一种基于干扰观测器的自行车轨迹跟踪滑模控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于干扰观测器的自行车轨迹跟踪滑模控制方法，包括S10，添加不同的滑模控制器和期望路径信息；S20，传感器组采集运动参数；S30，对运动参数进行整合求差，得到各运动参数的跟踪误差；S40，将跟踪误差带入预设的滑模面内，作用于反作用轮驱动电机、前进电机和转向舵机；S50，判断是否出现饱和溢出的情况，出现异常则结束运行；否则返回S20循环运行。本发明专利技术控制自行车的车把以及后轮驱动力，通过变换的坐标系作为参考误差，采用稳定收敛的趋近律获得参考转向和参考速度。以预定时间内到达的终端滑模设计来控制后轮驱动力来跟进期望速度，最终实现整体基于自行车架构的轨迹跟踪方法。迹跟踪方法。迹跟踪方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干扰观测器的自行车轨迹跟踪滑模控制方法


[0001]本专利技术属于机器人平衡控制领域，涉及一种基于干扰观测器的自行车轨迹跟踪滑模控制方法。

技术介绍

[0002]滑模控制方法因为其出色的跟踪性能和对外界干扰的强鲁棒性，控制学科有着很大的使用范围。如今，各式机器人在生活中逐渐开始向着移动、跟踪、配送等研究方向发展。而上市产品中的控制效果往往出现收敛慢、调参难、抖震大等问题。故基于目前现有技术存在的缺陷，本文提供一系列方法，解决自行车的路径跟踪难题。
[0003]至于，自行车的结构很大程度依赖于人类不断学习中使之熟练习惯。在目前平衡自行车机器人的研究中，主要控制方案有通过把手进行稳定、通过倒立摆模型进行稳定、反作用轮进行稳定大致三种主流类型。其中，通过反作用轮系统独立控制自行车机器人的平衡。此方案依靠反作用轮旋转产生的扭矩使得自行车趋向平衡，它的控制单元独立并且易于控制，虽控制起来较为耗电，但效果是最直观、最有效的。在目前研究中，反作用轮的控制上有利用模糊控制、神经网络控制、干扰观测器控制等等控制方法。这些控制方法有着抗抖振、预防执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干扰观测器的自行车轨迹跟踪滑模控制方法，其特征在于，自行车轨迹跟踪终端滑模控制系统包括前轮、车把、后轮、车架和安装于车架中间位置的反作用轮，还包括微控制器、与微控制器分别连接的传感器组和电机部，其中，所述传感器组用于采集自行车的运动参数，该运动参数包括偏航角、反作用轮转速、后轮转速以及把手转向角度；所述电机部包括反作用轮驱动电机、前进电机和转向舵机；基于上述控制系统，控制方法包括以下步骤：S10，添加不同的滑模控制器和参考路径信息；S20，传感器组采集运动参数、位置信息；S30，对运动参数进行整合求差，得到各运动参数的跟踪误差；S40，将跟踪误差带入预设的滑模面内，作用于反作用轮驱动电机、前进电机和转向舵机；S50，判断是否出现饱和溢出的情况，出现异常则结束运行；否则返回S20循环运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S10中包括针对自行车模型的平衡驱动方程为：其中，u
σ
为车摆输入力矩、τ
Δ
为前叉角度产生的未确定项、u
φ
为反作用轮产生的力矩；通过名义模型将方程修改为：l(t)表示集中不确定干扰，由复杂模型未观测项、外界干扰以及测量误差组成，简单而言，J0为观测的mh2+J1，f
10
(t)为观测的mhσcosθ,f
20
(t)为观测的mhbVcosθ，f
30
(t)为观测的mhbσcosθ，M0为观测的mgh，这样的名义模型中可得，并且并且为一个足够大的正数；表1交代了自行车模型中各个参数的具体意义。前轮相对于自行车正方向的角度记为β，b为后轮到自行车质心的距离，L为后轮到前轮的距离。反作用力轮安装在车身骨架中部，车身外倾角定义为θ，倾角为零时，整体重心离地面的高度为h，在自行车行驶转向时，自行车做类圆周运动，曲率为σ＝1/R，自行车整体在y轴方向的转动惯量为J1，反作用轮的转动惯量为J2，前轮前叉角度η，偏航角ψ，车把转角φ，自行车总体质量m，行驶轨迹Δ，前轮前叉角度η，行驶速度v。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S40中包括反作用轮的电机控制的输出方程由三部分组成：u＝u
eq
+u
k
+u
sto
(3)其中：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，徐溢鸿，颜斌，马学条，郑雪峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：