Un método de control por modo deslizante de función de barrera compuesta basado en un observador de estado extendido para el seguimiento de trayectoria de vehículos articulados no tripulados
Autores: Zhang, Kanghua; Gu, Xiaochao; Wang, Nan; Cao, Jialu; Wang, Jixin; Zhang, Shaokai; Li, Xiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un método de control por modo deslizante de función de barrera compuesta basado en un observador de estado extendido para el seguimiento de trayectoria de vehículos articulados no tripulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos articulados no tripulados
Sistema de mina inteligente
Vehículos articulados con ruedas
Control de seguimiento de trayectoria
Método de control por modo deslizante de función de barrera compuesta
Observador de estado extendido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos articulados no tripulados desempeñan un papel crucial en el sistema de mina inteligente y han sido ampliamente investigados e implementados en los campos del transporte minero, la agricultura y la construcción forestal. Sin embargo, el entorno de trabajo de los vehículos articulados con ruedas es duro y las condiciones de trabajo son cambiantes. Estas condiciones a menudo están acompañadas de cambios de carga, excitación por interferencia en el camino causada por un entorno no estructurado y las características dinámicas no lineales de los vehículos articulados con ruedas. La investigación actual sobre métodos de control de seguimiento de trayectoria adecuados para vehículos con ruedas tradicionales no cumple con los requisitos de operación inteligente de los vehículos articulados con ruedas, y es necesario combinar el entorno de trabajo específico y las características de su propio modelo estructural específico. En este documento, se propone un método de control por modo deslizante de función de barrera compuesta basado en un observador de estado extendido para resolver el problema de la incertidumbre de modelado y la perturbación externa desconocida en el control de seguimiento de trayectoria de vehículos articulados no tripulados. Primero, se construye el modelo matemático del vehículo de trabajo articulado con ruedas para derivar el ángulo de rumbo esperado en el horizonte de predicción. Luego, la fuerte perturbación no lineal agrupada en la dinámica articulada se estima dinámicamente combinando el observador de estado extendido no lineal compuesto. Posteriormente, basado en la teoría de compensación de errores, se deriva un controlador de modo deslizante de función de barrera compuesta adecuado para el seguimiento de trayectoria de vehículos articulados. Finalmente, a través de análisis de simulación y verificación experimental, este método puede estimar la fuerte perturbación no lineal agrupada causada por las características estructurales del vehículo articulado, y luego compensar la perturbación de la cantidad de control para lograr un control de seguimiento de trayectoria estable, robusto y preciso.
Descripción
Los vehículos articulados no tripulados desempeñan un papel crucial en el sistema de mina inteligente y han sido ampliamente investigados e implementados en los campos del transporte minero, la agricultura y la construcción forestal. Sin embargo, el entorno de trabajo de los vehículos articulados con ruedas es duro y las condiciones de trabajo son cambiantes. Estas condiciones a menudo están acompañadas de cambios de carga, excitación por interferencia en el camino causada por un entorno no estructurado y las características dinámicas no lineales de los vehículos articulados con ruedas. La investigación actual sobre métodos de control de seguimiento de trayectoria adecuados para vehículos con ruedas tradicionales no cumple con los requisitos de operación inteligente de los vehículos articulados con ruedas, y es necesario combinar el entorno de trabajo específico y las características de su propio modelo estructural específico. En este documento, se propone un método de control por modo deslizante de función de barrera compuesta basado en un observador de estado extendido para resolver el problema de la incertidumbre de modelado y la perturbación externa desconocida en el control de seguimiento de trayectoria de vehículos articulados no tripulados. Primero, se construye el modelo matemático del vehículo de trabajo articulado con ruedas para derivar el ángulo de rumbo esperado en el horizonte de predicción. Luego, la fuerte perturbación no lineal agrupada en la dinámica articulada se estima dinámicamente combinando el observador de estado extendido no lineal compuesto. Posteriormente, basado en la teoría de compensación de errores, se deriva un controlador de modo deslizante de función de barrera compuesta adecuado para el seguimiento de trayectoria de vehículos articulados. Finalmente, a través de análisis de simulación y verificación experimental, este método puede estimar la fuerte perturbación no lineal agrupada causada por las características estructurales del vehículo articulado, y luego compensar la perturbación de la cantidad de control para lograr un control de seguimiento de trayectoria estable, robusto y preciso.