一种双无人车动态轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法技术

本发明专利技术公开一种双无人车轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法，分为以下步骤：步骤1)、建立侦察车和救援车统一的无人车动力学模型；步骤2)、根据控制目标，建立侦察车所需要的目标到达约束，救援车所需要的轨迹跟踪约束和避障约束的数学模型；步骤3)、基于约束跟随理论对步骤2)建立的到达约束、轨迹约束和避障约束的数学模型进行分析，构建约束跟随误差，作为控制器设计的控制对象；步骤4)、基于步骤1)建立的无人车动力学模型，确定综合描述系统不确定性界值的函数，结合数学模型，以及约束跟踪误差，构建自适应律与自适应鲁棒控制器。本发明专利技术能够解决双无人车系统中侦察车目标到达、救援车轨迹跟踪与避障的问题，并具有优秀的控制性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种双无人车动态轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法


[0001]本专利技术涉及机械系统动力学以及控制领域，具体涉及一种双无人车动态轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法。

技术介绍

[0002]随着无人平台技术的智能化发展，在执行各项任务的过程中也扮演着十分重要的角色。在现有的研究中，绝大多数对移动控制算法的研究都比较片面，仅考虑对路线的跟踪、路线的规划等问题或是躲避障碍目标的问题。然而在实际情况中，无人车到达指定目标中，轨迹跟踪与避障的控制目标可能是时变且同时发生的，并且由于存在模型误差、测量误差、摩擦以及其他干扰因素，无人车控制过程中面临诸多不确定性因素干扰，因此目前的许多传统控制方法不能满足其性能要求。本专利技术引入约束跟随理论，设计一种针对双无人车动态轨迹跟踪与避障的自适应鲁棒控制方法，由侦察车负责探测路径以及障碍，由救援车进行轨迹跟踪与避障行为，要求能够有更高的灵活性、更高的控制精度以及在时变不确定性干扰下的优秀鲁棒性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种双无人车动态轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双无人车动态轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法，所述双无人车包括侦察车和救援车，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、基于拉格朗日建模方法，建立侦察车和救援车统一的无人车动力学模型；步骤2)、根据控制目标，建立侦察车所需要的目标到达约束，救援车所需要的轨迹跟踪约束和避障约束的数学模型；步骤3)、基于约束跟随理论对步骤2)建立的到达约束、轨迹约束和避障约束的数学模型进行分析，构建约束跟随误差，作为控制器设计的控制对象；步骤4)、基于步骤1)建立的无人车动力学模型，确定综合描述系统不确定性界值的函数，结合步骤2)中得到的数学模型，以及步骤3)构建的约束跟踪误差，构建自适应律与自适应鲁棒控制器。2.根据权利要求1所述的双无人车动态轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法，其特征在于，步骤1)中，基于拉格朗日建模方法，建立侦察车和救援车统一的无人车动力学模型，具体为：其中是不确定性，t表示时间，q(t)∈R
n
表示坐标，其为时间的函数，分别为速度与加速度，M(q,σ,t)是惯性矩阵，是科里奥利离心力，G(q，σ，t)是重力，是摩擦力及其他外部的干扰，τ∈R
n
是控制输入；针对系统的不确定性处理问题，对该模型进行分解，把动力学模型分解成标称部分和不确定部分：不确定部分：不确定部分：不确定部分：其中是标称部分，ΔM(
·
)，ΔC(
·
)，ΔG(
·
)，ΔF(
·
)为不确定部分。3.根据权利要求2所述的无人车轨迹跟踪与避障自适应鲁棒控制方法，其特征在于，步骤2)中，根据控制目标，建立侦察车所需要的目标到达约束，救援车所需要的轨迹跟踪约束和避障约束的数学模型，并以一阶约束和二阶约束的形式表达，具体为：(1)侦察车的到达约束：定义到达约束的数学模型：e1(t)：＝H2(q(t))
‑
s2，其中：e1(t)即为到达约束的数学模型，q(t)为侦察车坐标，为到达目标参考点坐标，s为目标到达区域的半径；求导，得到到达一阶伺服约束的数学模型：
其中l是一个常数且l＞0；求二阶导得到到达二阶伺服约束的数学模型：从而得到到达约束矩阵：到达约束向量：c1(q(t))＝ls2‑
lH(q(t))，(2)救援车的轨迹跟踪约束：定义轨迹跟踪约束的数学模型：e2(t)＝q2(t)
‑
q1(t)，其中e2(t)为轨迹跟踪约束的数学模型，q1(t)为侦察车轨迹的坐标，q2(t)为救援车的坐标；求导，得到轨迹跟踪一阶约束的数学模型：求二阶导数得到轨迹跟踪二阶约束的数学模型：从而得到轨迹跟踪约束矩阵：A2(q(t))＝[1 1]；轨迹跟踪约束向量：轨迹跟踪约束向量：(3)救援车避障约束：定义避障...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙芹芹，王修业，吴子潇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：