编者按：近年来，跟着汽车智能化技巧的飞速开展，轨迹跟踪支配行动智能车辆的中心磋商题目，成为国表里学者寻常闭切的热门。四轮转向车辆可控自正在度高，能有用改

编者按：近年来，跟着汽车智能化技巧的飞速开展，轨迹跟踪支配行动智能车辆的中心磋商题目，成为国表里学者寻常闭切的热门。四轮转向车辆可控自正在度高，能有用改革车辆行驶的掌管性、稳固性及和平性，是汽车他日开展的要紧目标之一。目前大大都的轨迹跟踪支配的磋商集结于前轮转向的车辆上，而对四轮转向车辆的轨迹跟踪支配的闭切较少。这篇作品提出了一种基于四轮转向自决地面车辆的旅途跟踪支配本事，具有前瞻性的磋商事理。

sed on linear parameter-varying system with experimental verification》

作品泉源：Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part I: Journal of Systems and Co

摘要：正在本磋商中，提出了一种新型四轮转向电动汽车行动自决地面车辆。本文的主意是磋商四轮转向自决地面车辆智能驾驶的旅途跟踪支配算法。正在单轨模子的根源上，设立了用于轨迹跟踪支配器打算的轨迹跟踪模子。接着设立了线性变参数体例模子，使旅途跟踪支配器可以符合分别的纵向速率和途面摩擦系数。再者，打算了一种用于旅途跟踪的线性二次型调整器支配器，并实行了稳固性了解。为了袪除扰乱惹起的偏差，将前馈支配与线性二次型调整器支配器相联结。为了验证所打算支配器的旅途跟踪功能，基于正在CarSim中设立的高保真整车模子实行了数值仿真。另外，还实行了现实道途试验。仿真和实习结果证明，所打算的支配用具有优异的旅途跟踪功能。其余，旅途跟踪支配器对分别的纵向速率和途面摩擦系数具有优异的鲁棒性。

近年来，跟着各样交通题目（网罗拥堵和事件）的增进，自决地面车辆（AGV）已成为磋商的热门。AGV的磋商闭键集结正在境况感知、筹备计划和运动支配方面。运动支配是AGV的基础本领和首要使命，闭键网罗纵向运动支配和侧向运动支配。AGV的纵向运动支配能够描写为跟踪主意纵向速率。AGV的侧向运动支配能够描写为旅途跟踪支配，其主意是使AGV自愿跟踪主意旅途。

AGV的旅途跟踪支配题目可界说为最小化侧向偏移和航向偏差。各样支配算法已使用于旅途跟踪支配，网罗滑模支配（SMC）、最优支配、隐约支配、模子预测支配（MPC）、鲁棒支配和智能支配。然而，大大都旅途跟踪支配算法是为前轮转向（FWS）的AGV打算的。与前轮转向的AGV比拟，四轮转向（4WS）的AGV具有更众的运动支配自正在度（DoF）。这证明4WS AGV具有更好的旅途跟踪功能。

基于逆推本事为4WS AGV打算了一种旅途跟踪支配器，该支配器可以很好地跟踪具有锐边的轨迹和圆形轨迹。为了治理体例不确定性，如转弯功率扰动、旅途半径颠簸和侧风扰乱，基于SMC为4WS车辆打算了自愿的旅途跟踪支配器，这也证明自愿4WS支配器比FWS支配用具有更稳固和改动确的旅途跟踪本领。采用MPC和前馈支配打算了一种集成旅途跟踪支配器，可明显普及车辆稳固性和对企望旅途的跟踪功能。纵然MPC旅途跟踪支配器体现出优异的功能和鲁棒性，但它会带来多量的盘算，而且难以正在现实中运用一般硬件完毕。为了裁减车辆参数不确定性的影响，采用μ归纳法为4WS AGV打算了鲁棒旅途跟踪支配器。为了裁减盘算量并使支配器更适用，线性二次调整器（LQR）、比例积分微分（PID）和隐约支配寻常使用于旅途跟踪支配器的打算。同时，采用遗传算法对支配器参数实行优化，使支配器加倍具有自符合本领。

由以上了解可知，所打算的支配器应具有优异的旅途跟踪功能和自符合本领。另外，支配器还应具有很强的鲁棒性，以应对体例不确定性和外部扰乱。本相上，咱们曾经运用H鲁棒支配和μ归纳法打算了极少用于旅途跟踪的鲁棒支配器算法。为了普及对参数不确定性和扰乱的鲁棒性，打算的鲁棒支配器的阶数常常分外高。运用一般车辆电子支配单位（ECU）实行测试很穷困。为了知足上述功能央求，使支配器加倍适用，本文采用线性变参数（LPV）体例和LQR算法，并联结前馈支配打算了4WS AGV的旅途跟踪支配器。

作品的其余部门构制如下。正在“4WS AGV的组织”一节中，先容了4WS AGV的组织。正在“4WS AGV支配器打算的修模”一节中，基于二自正在度简化动力学模子，设立了4WS AGV的旅途跟踪模子和LPV体例模子，用于旅途跟踪支配器打算。正在“旅途跟踪支配器的打算”部门，运用线性二次调整器（LQR）和前馈支配打算了旅途跟踪支配器，并了解了闭环支配体例的稳固性。正在“仿真了解”部门和“实习验证”部门，实行了仿真和实习，以验证旅途跟踪支配器的功能。终末，正在“结论”部门总结了本文的任务。

图1显示了名为春晖ZX的4WS AGV原型车辆，从中能够看出，4WS AGV闭键由四个线控转向（SBW）模块构成。SBW模块集成了转向体例、驱动体例、制动体例和悬架体例。恰是由于SBW模块，4WS AGV的每个车轮的转向角都能够独立支配。也便是说，4WS AGV具有更众的动态支配自正在度。以是，4WS AGV的转向和运动形式比一般车辆加倍众样化。这意味着4WS AGV能够正在低速时通过前后轮反相转动来减小转弯半径以普及机动性。正在高速行驶时，4WS AGV可通过主动后轮转向（ARS）完毕零质心侧偏角和企望的横摆角速率，以普及掌管稳固性。为此，4WS AGV可被视为一种理念的AGV平台。

思索到蓄电池重量占车辆质料的很大一部门，以是蓄电池正在电动汽车中的地方对车辆稳固性有着要紧影响。一共电池均平均就寝正在座椅下。

看待旅途跟踪支配，将环球定位体例（GPS）和惯性导航体例（INS）相联结的定位体例使用于4WS AGV。片面盘算机（PC）用于监控和搜求来自支配器局域网（CAN）的数据。一共的支配算法都下载到ECU并正在ECU中运转。传感器、推行器和ECU之间的通讯通过CAN总线完毕，数据搜罗通过CAN器材实行。另外，4WS AGV的闭键组织参数如表1所示。

正在本节中，为支配器打算设立了4WS AGV的简化动力学模子。为此，渺视了俯仰和侧倾运动，仅思索水准面上的侧向和横摆运动。假设4WS AGV的纵向速率为恒定值。以是，具有2个自正在度的简化平面运动模子如图2所示。

另外，四轮平面运动模子能够简化为两轮单轨模子，即图2中的蓝色模子。车身坐标系固定正在4WS AGV的重心（CG）处。Fxi和Fyi（i=fl、fr、rl、rr、f、r）分辨透露每个轮胎的纵向力和侧向力。vx和vy分辨是纵向速率和侧向速率。β和r是质心侧偏角和横摆角速率。

因为假设车轮的转向角正在高速时分外小，以是能够以为轮胎侧偏角分外小。以是，能够获得轮胎侧向力与轮胎侧偏角之间的线性闭连，能够透露为

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