基于四轮转向和直接横摆力矩控制的自主地面车辆LPV/H∞路径跟踪控制器设计

2022-03-01 20:37:54· 来源：同济智能汽车研究所

其中B表示车辆轨迹，

表示每个轮胎的纵向力。

假设在高车速下轮胎侧偏角很小，轮胎侧向力与轮胎侧偏角之间的关系可以表示为线性关系，可以写为

其中

和

分别是前后轮胎的侧偏刚度。

和

为前后轮胎侧偏角，定义为

假设在高车速时前轮和后轮转向角较小，公式（1）近似于

。基于公式（3）和（4），公式（1）描述的车辆模型可以简化为线性动力学方程，推导为

图1 4WIS-4WIDEV平面运动模型

对于路径跟踪控制器的设计，4WIS-4WID EV的路径跟踪模型为图2所示的单轨模型。并在图2中展示了三种坐标系。

车身坐标系表示车辆在其实际路径上的方向，

坐标系表示车辆在其目标路径上的方向，

坐标系为大地坐标系。为使车辆能够精确地跟踪目标路径，路径跟踪问题在本文中等价于使航向角误差

和侧向位置误差

最小。

航向角误差定义为实际航向角

和目标航向角

的差，即为

将式（6）两边对时间求导，得

其中

是目标路径的曲率半径。

另外，侧向位置误差

定义为目标路径点P到轴x的垂直距离，其导数为

图2 路径跟踪单轨模型

由式（5）、（7）和（8）得路径跟踪模型为：

其中

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