机械工程学报

作者：吴洋, 王聪, 董国新, 曾日芽, 曹恺, 曹东璞

单位：1. 清华大学车辆与运载学院 北京 100084;2. 中南大学机电工程学院 长沙 410083;3. 北京科技大学机械工程学院 北京 100083;4. 中国北方车辆研究所 北京 100072;5. 东风悦享科技有限公司 武汉 430056

关键词：无人履带车,路径跟踪,自抗扰控制,状态观测；

基金：企业能力建设课题资助项目(20YW016)。

履带车由于工作环境多变、履带-地面接触机理复杂等因素，通常难以建立准确的动力学模型。此外，受到非结构化路面的起伏扰动冲击，难以通过低成本的传感器实现准确的速度测量，这些不利因素对履带车的路径跟踪控制带来了挑战。针对动力学建模困难的问题，建立以履带转动加速度为虚拟控制输入的动力学-运动学混合模型，利用广义扰动来描述履带滑移引起的不确定性。针对速度测量困难的问题，以混合模型为基础设计了基于扩展状态估计(Extended state observer，ESO)的速度与广义扰动观测器，实现了仅依赖GNSS和履带转动编码器信息的整车状态估计。最后，以履带转动加速度为中间控制量，设计了具有抗扰能力的分层控制策略，包括上层路径跟踪控制器和下层履带转速控制器。仿真和试验结果表明，所提出的状态观测与控制策略能够准确估计履带车的实时速度，并有效提高在外部扰动下的履带车路径跟踪精度。

来源：2024年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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