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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  
　
中增加了适当的性能加权函数。闭环控制系统的框图如图4所示，K表示反馈控制器。W表示由目标路径信息描述的外部干扰。y表示系统输出，可以测量或观察。u是系统的控制输入，由
和
组成。输出
和
用于评估闭环系统的鲁棒性能。此外，加权函数
和
分别表示u和y的性能输出。


图4 闭环控制系统框图
为了获得良好的路径跟踪性能和瞬态响应，选择了性能加权函数
，该函数由下式给出：


这表明
和
的稳态误差要求都小于1%。基于执行器的能力来选择性能加权函数
。将前后转向角限制在45度以内，最大外偏航力矩设定为1000N·m。最后，将
定义为：


此外，加权函数
和
可以重写为状态空间形式：


最后，闭环控制系统可以简化为图5所示的广义系统，广义系统P可以表示为：




图5 广义系统
如图5所示，LPV/H∞控制器
设计用于4WIS-4WID EV的路径跟踪，可以状态空间形式写入：


其中表示控制器的状态向量，
和
表示需要求解的控制器参数矩阵。
将控制器(21)应用于LPV系统(20)产生以下闭环系统。


上述矩阵
和
都与参数变化向量
有关。对于多面体模型，第j个顶点上的矩阵可以表示为
和
。
所设计的LPV/H∞控制器应使闭环系统(22)渐近稳定，且从外部干扰w到测量输出z的传递函数的无穷范数应小于1，即
。我们首先介绍下面的引理。
引理1(Yang等人，2008年)。在给定正常数γ的情况下，考虑第j个顶点的闭环系统(22)，以下两个条件是等价的。
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