[发明专利]一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法

权利要求书

1.一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法，其特征在于，包括如下几个步骤：

1)首先根据农用车辆实际导航需求的情况，拟定农用车辆路径跟踪控制系统的控制流程设计图；

2)组建农用车辆路径跟踪控制系统，由转向控制器G_c(s)，扰动观测器Q(s)和车辆运动学模型G(s)这几个部分构成；

3)结合实际的控制需求，设定农用车辆路径跟踪控制系统的输入为控制变量u，输出为横向偏差y，此时设定期望输出量y₁＝u＝1；

4)确定农用车辆路径跟踪控制系统的研究对象：农用车辆的运动学模型；此时农用车辆的运动学模型取O’Connor提出的三阶线性模型和三阶非线性模型，其中对于三阶线性的模型处理是为了便于对三阶非线性模型的研究；

5)基于三阶线性模型，利用极点配置设计系统的控制器G_c(s)，并将此控器用于三阶非线性模型的控制与整定；

6)在车辆三阶非线性模型基础上，引入系统本质存在的三类扰动：模型误差Δ(s)，外界干扰d，测量噪声ζ，同时对这三种扰动进行不同组合的模拟，分析它们对农用车辆路径跟踪控制系统的影响；

7)在步骤5设计的控制器G_c(s)基础上，加入扰动观测器Q(s)的设计，此时设计两种扰动观测器，分别为Q_B(s)和Q_b(s)，在这两种控制手段的作用下，讨论系统对外界干扰的主动抑制能力，并且对比分析两种扰动观测器的控制效果；

8)利用DSP与现有的农用车辆平台，构建一种农用车辆路径跟踪控制装置：包括主控制器和路径跟踪闭环传感器以及农用车辆硬件平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，农用车辆路径跟踪控制系统的控制流程设计图具体为：首先设定车辆跟踪目标y₁和确定控制输入u，其次选取控制决策设计控制器G_c(s)和扰动观测器Q(s)；然后农用车辆开始实际运动，确定实际的跟踪效果y，同时将车辆的实际运动效果与期望目标作比较：u-y；此时系统开始性能的综合分析：分别计算调整时间t_s和超调量σ％，若满足系统要求，则设计工作结束；若不满足系统要求，则继续调整控制决策部分，直至满足系统要求为止。

3.根据权利要求1所述的一种基于扰动观测器的农用车辆自主导航转向控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，农用车辆路径跟踪控制系统由三部分组成：控制器G_c(s)、扰动观测器Q(s)、农用车辆运动学模型G(s)；根据公知技术，农用车辆运动学模型由执行机构与被控对象两部分组成，此时输出横向偏差y和输入u的推导关系如下：

y=Gc(s)G(s)1+Gc(s)G(s)u---(1)]]>

即控制输入u和输出横向偏差y的关系是基于信号传递函数的数学关系式，控制器G_c(s)的决定了输入和输出两者的具体关系。