半挂汽车列车挂车转向PSO-LQR控制器设计

摘要

针对低速转向时挂车跟踪牵引车轨迹性能较差的问题，设计了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)的挂车主动转向LQR控制器，探讨了不同权重矩阵获取方式对挂车转向控制效果的影响。验证了构建的挂车转向半挂汽车列车运动学模型的可靠性；设计了挂车的低速轨迹跟踪LQR控制器，利用PSO算法优化了LQR控制器的权重矩阵；研究了不同权重矩阵获取方式下的控制器性能。研究结果表明：经PSO算法优化后的LQR控制器能使挂车更快地进入稳定跟踪状态；当权重矩阵R分别取作0.1和1时，相比于由人为整定得到的权重矩阵Q对应的挂车跟踪误差，全局最优权重矩阵对应的挂车跟踪误差在单U形路径下分别减小26.1%和19.4%,在匝道螺旋路径下分别减小了40.9%和43.4%。

关键词

半挂汽车列车 / 主动转向 / 粒子群优化算法 / 线性二次型调节器 / 最优控制

基金资助

江苏省产业前瞻与关键核心技术项目(BE2022053-2)