约束与时滞影响下的重型矿用卡车路径跟踪控制OA
无人驾驶重型矿用卡车具有明显的转向机构约束和较长的信号时滞,在急弯与时滞共同作用下路径跟踪性能容易下降甚至失控.针对急弯场景中系统响应滞后造成的误差增大问题,引入参考路径未来航向并结合关键参考点位移误差构建预瞄纠偏结合控制算法(Preview-correct control,PCC),提升入弯与出弯阶段的跟踪精度.针对信号时滞导致的控制执行偏差,基于PCC输出结构与重型矿用卡车动力学特性,设计了多步运动补偿型时滞补偿器,用于预测时滞期间的车辆运动状态.最终将PCC与时滞补偿器整合,构建面向重型矿用卡车的路径跟踪控制系统.经过空载与满载两种工况的仿真测试与实车实验验证,所构建的控制系统在转向约束和信号时滞较为显著的条件下表现出较高精度和实时性.在20 km·h-^(1)空载仿真中,PCC的位移误差最大幅值为0.0892 m,而PID(Proportional-integral-derivative)、预瞄PID等控制方法在入弯后误差发散,同时,PCC的实时性指标明显优于非线性模型预测控制.在满载且存在0.4 s时滞的情况下,结合时滞补偿器的PCC系统将位移误差最大幅值控制在0.1537 m,而未补偿的PCC出现误差发散.两组实车实验的位移误差最大幅值分别为0.1976 m和0.2073 m,车辆均能稳定通过急弯,无失控情况.结果表明,该控制系统能够在真实约束与长时滞场景下显著提升重型矿用卡车路径跟踪性能,具备工程应用与部署价值.
蒋先尧;白国星;孟宇;谢意;刘立;顾青;韩璐爽
北京科技大学机械工程学院,北京100083北京科技大学机械工程学院,北京100083 冀东发展集团有限责任公司博士后科研工作站,唐山064099北京科技大学机械工程学院,北京100083北京路凯智行科技有限公司,北京102600北京科技大学机械工程学院,北京100083北京科技大学机械工程学院,北京100083北京科技大学机械工程学院,北京100083
矿业与冶金
矿用卡车路径跟踪预瞄控制信号时滞约束
《工程科学学报》 2026 (8)
P.1856-1865,10
国家重点研发计划资助项目(2023YFC3806603)国家自然科学基金资助项目(52202505)中国博士后科学基金资助项目(2022M710354)唐山市人才资助项目(C202503022)。
评论