[发明专利]一种无人智能清扫车轨迹跟踪控制方法及系统

权利要求书

1.一种无人智能清扫车轨迹跟踪控制方法及系统，其特征在于：所述方法包括下述步骤：

(1)在无人智能清扫车中，预先录入需要清扫的区域路径；

(2)获取车的实际位置、姿态信息，建立车的运动学模型：

其中，

(x,y)表示车后轴的中心点坐标；v表示当前车速；是当前车的航向角；n表示车前后轴的轴距；χ是车的前轮偏角，受最大转向角χ_max限制；

(3)在期望路径上，实时选取合适的预瞄点，并计算预瞄角，将轨迹跟踪问题转化为预瞄偏差角跟踪问题；

(4)进行动态线性化处理，建立仅与输入的预瞄偏差角和输出的前轮转角相关的转向动态线性化数据模型：

h(t+1)＝h(t)+ξ(t)Δu(t)；

其中，

h(t)表示t时刻的预瞄偏差角；u(t)表示t时刻的方向盘转角，Δu(t)＝u(t)-u(t-1)；ξ(t)表示系统的伪偏导数；

(5)计算无模型自适应控制下的转向角控制率及PPD估计算法：

其中，为ξ(t)的估计值，λ∈(0,1]、μ∈(0,1]是步长因子，使控制算法设计具有更大的灵活性；h_d(t+1)为t+1时刻的预瞄角；

(6)在上述转向角控制率中，加入时变比例控制项，得到新的控制率为：

其中，λ∈(0,1]、μ∈(0,1]是步长因子；e(t)＝h_d(t+1)-h(t)；k₁＞0,k₂≥0且k₁≥k₂；

(7)输出前轮转角，实现期望轨迹的跟踪。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)的运动学方程转化为离散化模型：

其中，T为采样时间，该模型验证了智能清扫车系统的非线性，仅用于提供智能清扫车轨迹跟踪控制仿真中的I/O数据，不参与控制。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)具体包括下述步骤：

(1)由智能清扫车转向控制系统的非线性可知，h(t)和u(t)之间的关系也是非线性的，建立如下的离散时间非线性系统：

h(t+1)＝f(h(t),…,h(t-n_h),u(t),…,u(t-n_u))；

其中，h(t)表示t时刻的预瞄偏差角，u(t)表示t时刻的方向盘转角，分别表示t时刻系统的输入和输出；n_h和n_u是两个未知的参数；f(…)是未知的非线性函数；

(2)利用传统无模型自适应算法对该系统进行分析，考虑系统的下一时刻预瞄角变化量与之前时刻的方向盘该变化量有关，得到：

f(…)存在对于系统输入变量u(t)的连续偏导数；

该系统满足广义Lipschitz条件，即给定任意u(t₁)≠u(t₂)(t₁≠t₂且t₁,t₂≥0)，可以得到|h(t₁+1)-h(t₂+1)|≤m|u(t₁)-u(t₂)|，其中，m＞0是一个常数；

对于满足上述条件的非线性系统，当Δu(t)≠0时，一定存在时变参数向量ξ(t)使系统转化为如下的动态线性化数据模型：

Δh(t+1)＝ξ(t)Δu(t)。