線性自抗擾解耦的田間輪式追隨小車控制系統(tǒng)研制.pdf

1、田間輪式追隨小車系統(tǒng)是以完成田間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)為主要目的，其作業(yè)時置身于復(fù)雜、惡劣的田間環(huán)境內(nèi)，致使其移動和精確定位控制技術(shù)變得相當(dāng)復(fù)雜，至今未能得到有效解決。因此，開展田間輪式小車控制系統(tǒng)的研究，對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式、實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)等方面具有重要的現(xiàn)實意義。
　　田間輪式追隨小車作為一個復(fù)雜的多輸入-多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)，如依靠直接反饋線性化（Direc

2、t Feedback Linearization，DFL）的PID等傳統(tǒng)方法解決其解耦控制需要很大的計算量，而用線性自抗擾解耦控制器（Decoupling Linear Active Disturbance Rejection Controller,DLADRC）來解決這個問題很簡單，需要的計算量不大，而且控制器具有很好的魯棒性。自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)技術(shù)作為一

3、種新型實用數(shù)字控制技術(shù)，它吸收了現(xiàn)代控制論中擴張狀態(tài)觀測器的思想，繼承了傳統(tǒng)PID控制方法的精髓，具有很好的控制性能。線性自抗擾控制技術(shù)（Linear Active Disturbance Rejection Control，LADRC）是自抗擾控制技術(shù)的線性化，其在保持ADRC控制性能的同時有效地解決了 ADRC參數(shù)整定復(fù)雜的問題，控制器設(shè)計效率高，實用性強。
　　本文首先通過對田間輪式追隨小車系統(tǒng)先行車輛（母機）和追隨小車（子

4、機）的相對位置、子機運動和子機驅(qū)動電機運動進行運動學(xué)分析，建立追隨小車系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)控制器設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　其次，對已得到的追隨小車系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進行基于DLADRC技術(shù)的控制器設(shè)計和DFL的PID控制器設(shè)計。利用MATLAB仿真軟件，分別建立兩種控制器所對應(yīng)的仿真模型并進行無外界干擾和有外界干擾條件下的動態(tài)仿真。通過對仿真結(jié)果的超調(diào)量、過渡過程時間等控制指標(biāo)的比較，得出基于DLADRC的控制器的控制效果明顯優(yōu)于基于D