河南科技学院学报(自然科学版)2024,Vol.52Issue(5) :60-71.DOI:10.3969/j.issn.2096-9473.2024.05.009

基于模型预测控制的分布式驱动底盘转向稳定性控制研究

Research on steering stability control of distributed drive mobile robot chassis

韩锋钢 邢凯风 史溢铭 彭倩
河南科技学院学报(自然科学版)2024,Vol.52Issue(5) :60-71.DOI:10.3969/j.issn.2096-9473.2024.05.009

基于模型预测控制的分布式驱动底盘转向稳定性控制研究

Research on steering stability control of distributed drive mobile robot chassis

韩锋钢 1邢凯风 2史溢铭 2彭倩1
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作者信息

  • 1. 厦门理工学院机械与汽车工程学院,福建厦门 361000;福建省客车先进设计与制造重点实验室,福建厦门 361024
  • 2. 厦门理工学院机械与汽车工程学院,福建厦门 361000
  • 折叠

摘要

针对分布式驱动移动底盘转向时稳定性较差与响应速度慢的问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)方法的移动机器人底盘转向控制策略.上层控制器基于7自由度动力学模型,以最优横摆角速度、质心侧偏角和侧向车速为目标,考虑多种约束,采用二次规划算法求解移动机器人底盘输出的合力矩,并转化为车轮转角进行控制输入.下层控制器将根据最佳滑移率求解驱动力及制动力.最后,采用CarSim与Simulink开展联合仿真,搭建实车验证平台,选取正弦线和双移线工况展开实车实验,结果表明基于MPC的分布式驱动移动底盘转向稳定性控制策略是有效性的.

Abstract

Aiming at the problem of poor stability and slow response speed of distributed drive mobile chassis during steering,a steering control strategy for mobile robot chassis based on model predictive control(MPC)method is proposed.Based on the 7-DOF dynamics model,the upper controller takes the optimal yaw rate,center of mass sideslip angle and lateral speed as the target,considers multiple constraints,and uses quadratic programming algorithm to solve the resultant torque output by the mobile robot chassis,and converts it into wheel angle for control input.The lower controller will solve the driving force and braking force according to the optimal slip rate.Finally,CarSim and Simulink are used for joint simulation,a real vehicle verification platform is built,and real vehicle experiments are carried out on sine line and double lane change conditions to verify the effectiveness of the steering stability control strategy of distributed drive mobile chassis based on MPC.

关键词

分布式驱动/移动机器人底盘/转向稳定性/模型预测控制

Key words

distributed drive/steering stability/mobile robot chassis/model predictive control

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基金项目

福建省科技厅高校产学合作项目(2020H60212)

福建省工信厅福建省技术创新重点攻关及产业化项目(2022G047-02)

出版年

2024
河南科技学院学报(自然科学版)
河南科技学院

河南科技学院学报(自然科学版)

影响因子:0.557
ISSN:1673-6060
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