分布式驱动车辆轨迹跟踪与稳定性多智能体协同控制研究

2025-03-19 08:55:44· 来源：智能运载装备研究所作者：杜志彬

2.4上层控制器设计

经过对比分析，将选用分层式结构作为本文的控制框架。上层为基于博弈论的协同控制器，且由稳定性判据检测到车辆存在失稳风险时被激活，通过上层协同控制器解算得到附加横摆力矩及前轮转矩，两者协同作用以兼顾车辆稳定性及轨迹跟踪表现。下面将介绍上层控制器的设计过程。

（1）车辆横向动力学模型

将式(13)改写为如下形式：

(29)

其中，，，，，其中模型中的符号参数如下：

（2）协同路径跟踪及稳定性控制系统模型

图7 路径跟踪模型示意图

如图7所示，路径跟踪模型表明了车辆与期望轨迹之间的运动学关系。其中，表示航向偏差，其为车辆航向角与期望轨迹上预瞄点处切向的偏差，为预瞄距离，为横向偏差，其为车辆航向直线与预瞄点之间的距离。路径跟踪的动力学模型如下所示：

(30)

结合车辆横向动力学模型式(29)及路径跟踪模型式(30)可得下述增广模型：

(31)

其中，，，，，。

式（31）为连续时间模型，其可以通过零阶保持方法转化为离散模型如下：

(32)

其中，，，，，其中，为采样时间。

在车辆稳定性控制技术中，典型方法之一是将代入横向动力学模型中将求得的状态变量稳态响应作为及的期望值。因此，的偏差向量可以被描述如下：

(33)

其中，，，。

结合式(32)、(33)可得协同路径跟踪及稳定性控制的完整动力学系统模型，具体如下所示：

(34)

其中，，，，，，其中，为在时刻的系统状态。

（3）博弈问题建模

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