[发明专利]基于非光滑控制和扰动观测的农用拖拉机导航控制方法

摘要

本发明公开了一种基于非光滑控制和扰动观测的农用拖拉机导航控制方法，其将运动学模型转化为包含便于控制设计的线性部分和影响控制精度的非线性部分的半线性模型；对线性部分利用非光滑技术设计状态反馈，对非线性部分进行扰动观测设计；并将基于非光滑技术的状态反馈和扰动观测的前馈相结合，得到农用拖拉机直线导航的复合控制方案。本发明利用扰动观测器对系统非线性部分进行观测和补偿，从而降低了非线性部分对线性部分控制设计的影响。根据非光滑系统参数的调节规律，对系统非光滑控制器参数进行调节，可进一步消除系统非线性和外部扰动带来的影响，改善农用拖拉机直线导航的快速性能和抗扰动性能。

主权项

1.基于非光滑控制和扰动观测的农用拖拉机导航控制方法，其特征在于：将运动学模型转化为包含便于控制设计的线性部分和影响控制精度的非线性部分的半线性模型；对线性部分利用非光滑技术设计状态反馈，对非线性部分进行扰动观测设计；并将基于非光滑技术的状态反馈和扰动观测的前馈相结合，得到农用拖拉机直线导航的复合控制方案；具体包括如下步骤：A、农用拖拉机直线导航系统的运动学模型变换：所述运动学模型为半线性模型，该模型包含便于控制设计的线性部分和影响控制精度的非线性部分，即：，其中：，，；B、设计状态反馈控制器：所述状态反馈控制器用于对所述半线性系统运动学模型中线性项进行状态反馈，所述状态反馈控制器包含：用以提高远离平衡态状态的收敛速度的光滑部分，即光滑PID控制器；用以提高靠近平衡态状态的收敛速度且用以提高系统的抗扰动性能的非光滑部分，即非光滑PID控制器；C、设计扰动观测器，所述扰动观测器用于观测步骤A中的非线性项和，进而进行前馈补偿：对步骤A中的子系统：，扰动观测器设计为： ；该观测器的状态会快速地观测出非线性项；对步骤A中的子系统：，扰动观测器设计为：；该观测器的状态会快速地观测出非线性项；对步骤A中的子系统：，扰动观测器设计为：；该观测器的状态会快速地观测出非线性项；D、设计复合控制器：复合控制器由基于非光滑理论的状态反馈和基于扰动观测的前馈补偿所构成。