申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2021-03-26

公开（公告）日：2024-02-20

公开（公告）号：CN113050653B

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D1/644;G05D109/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.20#授权;2021.07.16#实质审查的生效;2021.06.29#公开

摘要：本发明公开了一种可处理状态不等式约束的线控转向系统建模控制方法，属于线控转向系统的控制方法技术领域，操作步骤如下所示：构建线控转向系统动力学模型；基于该系统实际工作过程中所受状态不等式约束的限制，构建一一映射的转换函数；利用转换函数将系统中受状态不等式约束的状态变量转换为新的“自由”状态变量，得到变量转换后的动力学方程；针对转换后的动力学方程和性能约束，建立基于Udwadia‑Kalaba理论的控制器控制该系统的运行；通过在考虑状态不等式约束的线控转向系统控制方法，可使系统在同时满足性能约束和状态不等式约束的要求下快速稳定并精确跟踪给定的跟踪性能要求，为含状态不等式约束机械系统的建模控制开辟了新的途径。

主权项：1.一种可处理状态不等式约束的线控转向系统建模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立线控转向系统动力学模型；S2、基于该系统实际工作过程中所受状态不等式约束的限制，构建一一映射的转换函数；基于线控转向系统实际工作过程中前轮转向角δf所受的状态不等式约束限制，构建一一映射的转换函数：δfminδfδfmax6基于正切函数的函数特性，建立以下一般形式的转换函数Ⅰ：y＝tank0δf+k1+k27转换函数Ⅰ中的三个参数k0、k1和k2由前轮转向角实际所受状态不等式约束式6两边界δfmin和δfmax决定 tank0*0+k1+k2＝010结合方程公式8、9和公式10，解出三个参数的值： k2＝-tank113结合方程公式7、11、12和公式13，最终整理后转换函数Ⅱ为： S3、利用转换函数将系统中受状态不等式约束的状态变量转换为新的“自由”状态变量，得到变量转换后的动力学方程；基于转换函数将系统中受状态不等式约束的状态变量转换为新的“自由”状态变量，得到变量转换后的动力学方程包括：根据转换函数Ⅱ14，用新变量y来描述受双边约束的前轮转向角δf如下所示： 对时间t进行微分后，得到： 对公式16中对时间求导后，得到： 结合公式15、16、17和线控转向系统原动力学模型1，得到转换后的动力学方程： S4、针对转换后的动力学方程和性能约束，建立基于Udwadia-Kalaba理论的控制器控制该系统的运行；基于转换后的动力学方程和性能约束，建立基于Udwadia-Kalaba理论的控制器控制该系统的运行包括：转换后的线控转向系统动力学方程写成Uwadia-Kalaba动力学方程形式为： 其中： q＝y得系统的约束力矩表达方程为： 其中：τ表示性能约束力矩，当线控转向系统需要在状态不等式约束的限制下沿着预设的轨迹运行时，τ就表示转向电机应产生的转动力矩；b表示二阶约束中的列阵；q表示关于y的中间向量；分别表示q的一阶导数、二阶导数；t表示线控转向系统的运行时间；通过上述运算得到转向电机所需的转动力矩，比较期望转向角与实际转向角，形成闭环反馈，使线控转向系统精确跟踪给定的跟踪性能要求。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 合肥工业大学 一种处理状态不等式约束的线控转向系统建模控制方法

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