基于预设时间扰动观测器的车辆轨迹跟踪定时积分滑模控制

摘要

针对智能汽车在复杂动态环境下的轨迹跟踪问题，提出了一种基于自适应预设时间扰动观测器的固定时间积分滑模控制策略．首先，提出了一种新颖的自适应预设时间方法，利用三角函数的特性设计了一种动态调节的滑模扰动观测器，用于实时估计并且补偿系统中的未知扰动．该观测器设计简洁，预设时间作为独立参数，便于灵活调整．其次，基于反步控制框架，提出了一种固定时间的虚拟控制律，通过引入非线性一阶低通滤波器，有效解决了传统反步法中常见的微分爆炸问题．最后，将积分滑模控制与固定时间相结合，提出一种新型的固定时间积分滑模控制器．仿真结果表明：在工况1、2、3下，新型固定时间积分滑模控制器对比指数级趋近律，映射误差峰值分别减少0.015 7 m、0.020 3m和0.110 8 m，收敛时间分别减少1.171 s、0.964 s、2.508 s；对比幂次趋近律，映射误差峰值分别减少0.008 1 m、0.018 6 m和0.089 1 m，收敛时间分别减少1.196 s、0.998 s、2.173 s，说明所提出的新型固定时间积分滑模控制器具有良好的跟踪控制效果．

关键词

智能汽车 / 轨迹跟踪 / 扰动观测器 / 固定时间 / 反步控制 / 积分滑模控制

基金资助

国家自然科学基金资助项目(62303158)