輪式車、履帶車漂移控制基本原理

控制部分,Jonathan Y. Goh,Tushar Goel和J. Christian Gerdes的Toward Automated Vehicle Control Beyond the Stability Limits: Drifting Along a General Path采用了多層控制結(jié)構(gòu),這在底盤控制上很常見,一般上層根據(jù)規(guī)劃路徑利用運(yùn)動(dòng)學(xué)控制得到力學(xué)控制目標(biāo),下層動(dòng)力學(xué)控制執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)。

第一部分誤差動(dòng)力學(xué)部分用的是傳統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論的方法,結(jié)構(gòu)比較簡單。由于橫向誤差、航向誤差、質(zhì)心側(cè)偏角誤差和橫擺角誤差四者具有耦合關(guān)系,所以選擇兩個(gè)獨(dú)立項(xiàng)作為控制對(duì)象:航向角速度和橫擺角加速度,與所列車輛動(dòng)力學(xué)公式前兩個(gè)對(duì)應(yīng),方便反求。第三項(xiàng)質(zhì)心加速度是自由項(xiàng),車速在漂移控制中不受控,只要保持穩(wěn)定即可。

第二部分逆動(dòng)力學(xué)模型是核心,但是文章似乎沒有講清楚,一直沒復(fù)現(xiàn)出來,仿真沒有成功


控制器最后兩層就是驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩的控制了,依然是簡單的運(yùn)動(dòng)學(xué)和傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論。
做這個(gè)方向的可以繼續(xù)研究第二部分的模型反求部分,我這種只是“玩玩而已”的感覺沒必要深究了,反而不如自己想一個(gè)控制方法。

UP見解:
輪式車簡化為縱向桿,由于要漂移,后輪摩擦力大小確定,就是要達(dá)到摩擦圓極限,控制的只是摩擦力的方向,可以通過控制后輪轉(zhuǎn)速達(dá)到控制后輪與地面相對(duì)速度方向從而達(dá)到控制摩擦力的方向。前輪縱向阻力忽略,只考慮轉(zhuǎn)向帶來的橫向力,前輪轉(zhuǎn)角可以控制輪胎橫向力的方向,同時(shí)大小有一定耦合關(guān)系,大小是質(zhì)心速度、質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度、車身參數(shù)和前輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)。

漂移最大的特點(diǎn)就是大質(zhì)心側(cè)偏角,即質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方向和車身朝向明顯不同。所以控制目標(biāo)就是保持這個(gè)大質(zhì)心側(cè)偏角,同時(shí)還有保證質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡受控。

履帶車漂移似乎更加簡單(前提是左右履帶電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)。。。)。速差轉(zhuǎn)向車輛,控制左右側(cè)履帶轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)速。左右履帶滑轉(zhuǎn)后摩擦力也是在摩擦圓極限上,只要控制兩側(cè)履帶速度就可以控制和地面的相對(duì)速度方向,地面提供的摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相反。

目標(biāo)依然是保持質(zhì)心側(cè)偏角β,維持明顯的漂移現(xiàn)象,并且控制質(zhì)心按期望軌跡行駛。