自平衡智能摩托车的路径跟踪与稳定性综合控制

摘要

针对智能摩托车路径跟踪控制过程中存在的跟踪精度和行驶稳定性的协调控制问题，设计了一种能适应低速稳定行驶和高速紧急避障需求的集成控制系统。基于三自由度车辆动力学模型，建立了前轮转角与侧倾角之间的关系，并根据自抗扰控制(ADRC)理论设计了一种适用于摩托车转向系统的控制器，利用基于广义比例积分(GPI)观测器的控制方法，实现对智能摩托车在不同前进速度下的稳定控制。此外，引入全轮驱动(AWD)和可控力矩，进一步提高智能摩托车的稳定性。在低速抗干扰行驶和高速避障场景下的仿真结果表明，采用AWD、转向控制和可控力矩相结合的控制系统可以有效增强车辆的稳定性，与仅采用转向控制和后轮驱动的基准系统相比，所提出的集成控制系统在低速行驶时能够有效抵抗外部干扰，保证良好的跟踪精度和稳定性，且在高速避障场景中，该系统的最高通过车速提高了47.3%。

关键词

智能摩托车 / 自平衡控制 / 自抗扰控制 / 全驱动 / 可控力矩 / 路径跟踪