[发明专利]一种无人驾驶碾压机后退过程的复合抗扰轨迹跟踪控制算法

权利要求书

1.一种无人驾驶碾压机后退过程的复合抗扰轨迹跟踪控制算法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，后车身位置与航向的重构器，计算车辆后车身航向角的测量值以及后车身处位置，得到重构的后车身的航向和位置，再根据碾压机的目标轨迹，计算碾压机的轨迹跟踪中的实际距离误差；

步骤2，距离误差的抗扰控制器通过步骤1得到的实际距离误差和即时扰动观测器得到的距离误差的总扰动，计算所述碾压机的目标航向角，使得碾压机的轨迹跟踪距离误差趋于零；

所述步骤2中距离误差的抗扰控制器为

距离误差反馈控制器为u_0,outlp是距离误差控制中的虚拟控制量，b_0,outlp是控制输入的增益；其中：u_0,outlp＝k_p,outlp(0-e_d)，k_p,outlp是比例控制系数，e_d为实际距离误差，为前车身的测量车速；

所述步骤2中的距离误差扰动抑制器为其中为距离误差的总扰动的预估值，通过即时扰动观测器获得；

该即时扰动观测器为其中其中和分别为实际距离误差e_d的估计值和距离误差总扰动的估计值，由该即时扰动观测器迭代得到，U_outlp为控制输入，f_0,outlp为e_d的动态模型中除去的部分，由碾压机距离误差的动态方程得到，β_1,outlp和β_2,outlp是观测器增益；

所述步骤2中目标航向角是根据目标轨迹中的两个点计算的目标航向角；

步骤3，航向角的抗扰控制器通过步骤2得到的目标航向角、即时扰动观测器得到的航向总扰动以及基于模型参数学习器得到的航向角扰动，计算所述碾压机的目标方向盘转角，使得碾压机的实际航向角趋近于步骤2得到的所述目标航向角，其中所述模型参数学习器根据目标方向盘转角、前后车身铰接角的实时映射关系，对碾压机的转向系统模型参数进行在线估计；

所述步骤3中的航向角的抗扰控制器为

u_inlp是所需的目标方向盘转角，所述步骤3中的航向角反馈控制器为其中：u_0,inlp是航向角控制回路的虚拟控制量，b_0,inlp是航向角控制输入的增益；

基于模型参数学习器的航向角扰动抑制器为其中已知的扰动为前车身的测量车速，l₁和l₂分别为前后车身的车长,τ_steer为转向系统动态过程的时间常数,γ为前后车身铰接角,a为转向系统的静态增益系数，b为转向系统的静态截距系数；

基于即时扰动观测器的航向角扰动抑制器为其中为即时扰动观测器获得f_inlp的估计值；

该即时扰动观测器为其中：为X的预估值对时间的导数，U为航向控制回路中的控制输入，即目标方向盘转角可以由方向盘转角控制系统反馈得到，和均可以通过公式迭代得到，β₁和β₂是该即时扰动观测器增益；

模型参数学习器采用带有遗忘因子λ的递推最小二乘法对模型参数的估计值进行实时计算，如下：

其中，k为计算步数的编号，即为Θ的估计值，K(k)为模型参数学习器里面的中间变量，P(k)为模型参数学习器里面的中间变量，Y＝γ(k-1)，其中γ为前后车身的铰接角，为目标方向盘转角，其中分别为τ_steer,a，b的估计值，令：

应用于步骤3中，即实现了转向系统模型参数的自学习;

步骤4，将步骤3得到的目标方向盘转角发送给方向盘转角控制器，对实际方向盘转角进行闭环控制，实现碾压机的轨迹跟踪。

2.如权利要求1所述的无人驾驶碾压机后退过程的复合抗扰轨迹跟踪控制算法，其特征在于：所述步骤2中的距离误差的抗扰控制器包括距离误差反馈控制器和距离误差扰动抑制器，所述即时扰动观测器利用所述实际航向角和所述实际距离误差，对实际距离误差的总扰动进行实时估计，并在距离误差扰动抑制器中进行实时补偿,所述距离误差反馈控制器对实际距离误差进行处理，再结合距离误差扰动抑制器处理后的信息，计算所需的碾压机目标航向角，使得碾压机的轨迹跟踪距离误差趋于零。