Điều khiển chuyển động bên của xe tự hành sử dụng bộ điều khiển trượt kết hợp với bộ quan sát trạng thái mở rộng
284 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2023.13-20Từ khóa:
Xe ô tô tự hành; Động lực học bên; Bộ quan sát trạng thái mở rộng; Constant Rate Reaching Law.Tóm tắt
Bài báo trình bày khả năng kiểm soát động học bên của xe ô tô tự hành dưới sự tác động của việc thay đổi thông số mô hình và ảnh hưởng của môi trường bằng việc sử dụng điều khiển trượt (SMC) kết hợp bộ quan sát trạng thái mở rộng (ESO). Mô hình động lực học của xe được xây dựng dưới sự tác động của nhiễu bất định và ảnh hưởng từ môi trường ngoài. Ngoài ra, bằng việc áp dụng phương pháp giảm bậc mô hình, động lực học nhanh và chậm của đối tượng được trình bày. Từ đó, chiến lược điều khiển gồm hai phần: đầu tiên là điều khiển vị trí ngang trục của đối tượng và phần thứ hai là điều khiển góc lái dựa trên sự sai lệch trạng thái góc xoay. Nghiên cứu này đề xuất bộ quan sát ESO kết hợp với SMC dựa trên Constant Rate Reaching Law để quan sát giá trị nhiễu, đảm bảo sự bền vững và giảm hiện tượng Chattering. Tiêu chuẩn ổn định Lyapunov và Hurwitz được áp dụng để chứng minh sự ổn định cục bộ và toàn cục của bộ điều khiển khi kết hợp với bộ quan sát. Cuối cùng phần mềm Matlab/Simulink được sử dụng để mô phỏng và kiểm chứng sự bền vững, hiệu quả và tính khả thi của hệ thống được đề xuất.
Tài liệu tham khảo
[1]. Y. Tian và các cộng sự, “Control Strategies on Path Tracking for Autonomous Vehicle: State of the Art and Future Challenges”, IEEE Access, (2020), DOI 10.1109/ACCESS.2020.3020075.
[2]. A. Norouzi, M. Masoumi, A. Barari và S. Farrokhpour Sani, ‘‘Lateral control of an autonomous vehicle using integrated backstepping and sliding mode controller’’, Proc. Inst. Mech. Eng., K, J. Multi-Body Dyn., vol. 233, no. 1, pp. 141–151, (2019). DOI: https://doi.org/10.1177/1464419318797051
[3]. Q. Liu, Y. Liu, C. Liu, B. Chen, W. Zhang, L. Li, and X. Ji, ‘‘Hierarchical lateral control scheme for autonomous vehicle with uneven time delays induced by vision sensors,’’ Sensors, vol. 18, no. 8, p. 2544, (2018). DOI: https://doi.org/10.3390/s18082544
[4]. R. Marino, S. Scalzi, and M. Netto, ‘‘Nested PID steering control for lane keeping in autonomous vehicles,’’ Control Eng. Pract., vol. 19, no. 12, pp. 1459–1467, (2011). DOI: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2011.08.005
[5]. D.-C. Liaw and W.-C. Chung, ‘‘A feedback linearization design for the control of vehicle’s lateral dynamics,’’ Nonlinear Dyn., vol. 52, no. 4, pp. 313–329, (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s11071-007-9280-8
[6]. C. M. Kang, W. Kim, and C. C. Chung, ‘‘Observer-based backstepping control method using reduced lateral dynamics for autonomous lanekeeping system,’’ ISA Trans., vol. 83, pp. 214–226, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2018.09.016
[7]. K. Xu, X. Wu, M. Ma, and Y. Zhang, ‘‘Energy-based output feedback control of the underactuated 2DTORA system with saturated inputs,’’ Trans. Inst. Meas. Control, vol. 42, no. 14, pp. 2822–2829, (2020). DOI: https://doi.org/10.1177/0142331220933475
[8]. H. T. Nguyen, M. T. Nguyen, T. T. Doan, and C. P. Vo, ‘‘Designing PIDfuzzy controller for pendubot system,’’ Robotica Manage., vol. 22, no. 2, pp. 21–27, (2017).
[9]. D. H. Vu, S. Huang, and T. D. Tran, ‘‘Hierarchical robust fuzzy sliding mode control for a class of simo under-actuated systems with mismatched uncertainties,’’ Telkomnika, vol. 17, no. 6, pp. 3027–3043, (2019). DOI: https://doi.org/10.12928/telkomnika.v17i6.13176
[10]. J.Liu, X.Wang, “Advanced sliding mode control”, Springer Berlin Heidelberg, pp. 174-177, (2011). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-20907-9_3
[11]. A. Norouzi và các cộng sự, “Vehicle lateral control in the presence of uncertainty for lane change maneuver using adaptive sliding mode control with fuzzy boundary layer”, Sagepub, (2017), DOI 10.1177/0959651817733222. DOI: https://doi.org/10.1177/0959651817733222
[12]. R.Rajamani, “Vehicle dynamics and control”, Springer Science & Business Media, pp. 27-32, (2011).
