挂车非线性转向控制器设计

挂车非线性转向控制器设计

簧和阻尼特性是非线性的。轮胎模型采用魔术公式。该车模型与控制算法在Simulink中进行联合仿真。

为了提高运输效率，越来越多的货物会使用货车-挂车的组合形式进行运输。为了提高挂车的可操作性，有些转向控制器使用线性控制或其它复杂的算法。介绍了在挂车中只用一个转向轴，并且能改善挂车可操作性的非线性转向控制器的设计技术。

控制结构的框图如图1所示。参考发生器基于驾驶员转向输入δf估计车辆的理想运动，该参考运动和车辆的实际运动经过二阶滑模控制（SMC）的处理输出vEA（铰接角加速度），该参数经过精确线性输入-输出模块后输出δt给车辆模型。因此，本文所设计的控制器包括一个二阶滑模反馈控制器和一个精确线性的输入-输出系统。

在多体动力学仿真软件SIMPACK中建立了具有30个自由度的半挂车模型，其中轮胎、弹

控制车辆采用的变量是铰接角角速度和角加速度。精确线性输入-输出模块的输出是铰接角加速度。由于精确线性输入-输出的标准稳定性反馈缺乏鲁棒性，因此二阶SMC反馈产生平滑的控制输入端，二阶SMC可以在没有精确线性输入-输出时使用，但是线性受控系统简化了SMC的设计过程。SMC被用于克服模型的不确定性、控制误差和增强稳定性。

在Simulink中将控制算法和在SIMPACK中搭建的整车模型进行联合仿真。仿真结果表明，该非线性转向控制器降低了半挂车的跑偏行为，其能够根据参考发生器的信号改变车辆的驾驶行为，即精确线性输入-输出和二阶SMC的组合提供了一个具有很好跟踪性能的控制器。

GunterNitzscheetal.2014 IEEEIntelligentVehicles Symposium,USA-June8-11,2014.

编译：王莹