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控制器设计方法与要点

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：基于微分平坦理论，式的等价系统可以转换为值得注意的是，虽然我们利用微分平坦理论解决了系统的欠驱动问题，但是，形如的系统仍是具有耦合项的强非线性系统，这里我们考虑采用自抗扰控制理论的思想来实现系统的解耦。但事实上，在履带平台中，我们能控制的量实际为驱动轮的转速，在外侧履带与内侧履带上，滑移率与驱动轮以及驱动轮半径之间的关系分别为将式与式～式联立，可以得到我们实际可以控制的驱动轮转速。

基于微分平坦理论，式（4.12）的等价系统可以转换为

值得注意的是，虽然我们利用微分平坦理论解决了系统的欠驱动问题，但是，形如（4.16）的系统仍是具有耦合项的强非线性系统，这里我们考虑采用自抗扰控制理论的思想来实现系统的解耦。由于自抗扰理论具有不依赖模型的性质以及强鲁棒性，故模型不确定的及外部扰动的负面影响也可同时被削弱。

为了实现解耦控制，引入虚拟控制量

于是式（4.16）的解耦为

式中，。

随后采用以下四个步骤，对这个双输入双输出系统设计两个独立的自抗扰控制器。

•第一步，采用跟踪微分器来降低噪声对输入信号的影响。算法如下：

•第二步，设计两个扩张状态观测器来跟踪状态量以及总扰动，其中针对二阶系统通道1，需采用三阶的ESO，而针对一阶系统通道2，使用二阶的ESO即可。具体算法如下：

•第三步，设计如下简单的控制算法：

•第四步，对总扰动进行补偿，即

在得到虚拟控制量后，我们可以反解出实际控制量：

利用上述步骤，我们可以得到使系统能跟踪给定路径的驱动力。但事实上，在履带平台中，我们能控制的量实际为驱动轮的转速，在外侧履带与内侧履带上，滑移率与驱动轮以及驱动轮半径之间的关系分别为

将式（4.24）与式（4.16）～式（4.23）联立，可以得到我们实际可以控制的驱动轮转速。

在得到虚拟控制量后，我们可以反解出实际控制量：

利用上述步骤，我们可以得到使系统能跟踪给定路径的驱动力。但事实上，在履带平台中，我们能控制的量实际为驱动轮的转速，在外侧履带与内侧履带上，滑移率与驱动轮以及驱动轮半径之间的关系分别为

将式（4.24）与式（4.16）～式（4.23）联立，可以得到我们实际可以控制的驱动轮转速。