基于轮地摩擦补偿机制的无人地面车辆控制方法

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1、乂產禮＾义聲ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩ歴损±等恆巧交ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ幽基于轮地摩擦补偿机制的无人地面车辆控制方法工程领域车辆工程汪＇林久作者姓名指导教师一－－答辩日期—专业学位硕：ｔ学位论文基于轮地摩擦补偿机制的无人地面车辆控制方法ＵｎｍａｎｎｅｄＧｒｏｕｎｄＶｅｈｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎ－ｉＷｈｅｅｌｒｏａｄＦｒｃｔｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍ作者姓名：掛木久

2、工程领域：车辆工程学号：３１４２２０３０指导教师：岳明副教授－－完成日期；２０１６０４３０乂连巧义乂＃ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中邑经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，化不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一同工作的同志对本研究所做的贡献。与我均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律

3、责任。学位论文题目：基于轮地麾擦补偿机制的无人地面车辆控制方法：作者签名：‘ｕ仪日期年月心日＿＾大连理工大学专业学位硕±学位论文摘要一种可自主行驶或遥控操作一一无人地面车辆是，次或多次使用，并能携带定数量载荷的地面移动平台，能够按照预先设定的路径行驶及执行某种任务。由于无人地面车辆具有自动操控和高度智能化的特点，因此，往往可Ｗ到达载人车辆难Ｗ到达或十分危险的区域，完成人类难＾＾直接完成的工作，因此此类车辆日益受到人们的重视。由于无人地面车辆的动力学方程具有非线性，、强賴合及非完整等特点为了方便研－究系统的运动控制与轨迹跟踪，需

4、要建立系统的动力学方程。首先，利用ＥｕｌｅｒＬａｇｒａｎｇｅ能量法建立非线性动力学模型，并通过降阶的方式消除非完整约束，为后续控制器的设－计奠定基础，；在此基础上着重考虑轮地摩擦干扰对车辆轮胎的影响分析摩擦的作用一－机理，建立考虑轮地摩擦干扰的无人地面车辆地面摩擦模型进步研究车轮的滑移；效应，分析其对车轮纵向作用力的影响，建立考虑动态滑动效应的无人地面车辆轮地摩擦模型。其次，对无人地面车辆的运动控制与轨迹跟踪方法进行研究，提出基于终端滑模技术的轨迹跟踪控制方法：。利用双闭环控制策略建立控制系统的结构外环根据系统运动学方程，设计位姿误差控制器，实现

5、无人地面车辆在惯性坐标系下对任意参考轨迹的跟踪，；内环采用终端滑模控制实现对无人地面车辆运动速度的跟踪。－再次，针对无人地面车辆地面摩擦模型中的轮地摩擦干扰，提出基于自适应律的－地摩擦在线辨识与补偿机制轮。利用梯度下降法分别设计面向整体干扰的自适应律和参数干扰的自适应律，并在自适应摩擦在线补偿机制下，设计系统终端滑模控制器。最后，针对无人地面车辆轮地摩擦模型中的动态滑移干扰，设计考虑径向淆动摩擦的ＲＢＦ神经网络在线辨识与补偿机制。利用具有万能逼近特性的ＲＢＦ神经网络逼近不确定性的轮地摩擦，并在ＲＢＦ神经网络滑动摩擦在线辨识与补偿机制下，设计系统终

6、端滑模控制器。运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性定理，从理论上证明上述各种控制策略作用下闭环系统的稳定性，并通过ＭＡＴＬＡＢ软件进行仿真实验验证各种控制方法的有效性和可行性。本研究能够显著提高无人地面车辆对复杂的非结构化环境适应能为，具有理论研究和实际应用的双重价值。关键词：无人地面车辆；终端滑模；轮地摩擦模型；自适应；ＲＢＦ神经网络－－１基于轮地摩擦补偿机制的无人地面车辆控制方法ｒｏｕｎｄＶｅｈ－ＵｎｍａｎｎｅｄＧｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌＭｅ化ｏｄＢａｓｅｄｏｎＷｈｅｅｌｒｏａｄＦｒｉｃｔｉｏｎＣｏｍｅｎｓａｔｉｏｎＭｅｃｈａ

7、ｎｉｓｍｐＡｂｓｔｒａｃｔＵｎｍａｎｎｅｄｒｏｕｎｄｖｅｈｉｃｌｅｉｓａｒｏｕｎｄｍｏｂｉｌｅｌａｔｆｏｒｍｏｆａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｄｒｉｖｉｎｇｏｒｒｅｍｏｔｅｇｇｐｃｏｎｔｒｏｌｏｅｒａｔｉｃ打ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｏ打ｅｔｉｍｅｏｒｍｏｒｅｔｉｍｅｓｃａｎｃａｒｒａｃｅｒｔａｉ打打ｕｍｂｅｒｏｆｌｏａｄｐ，，ｙ，ａｎｄｃａｎｒｕｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｐｒｅｓｅｔｐａｔｈａｎｄｐｅｒｆｏｒｍ