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車輛路徑偏移控制中的抗飽和算法設(shè)計(jì) 車輛運(yùn)動(dòng)控制中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程吊籃車在運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，改變運(yùn)動(dòng)路徑。因?yàn)檐囕v為非定常約束系統(tǒng)，假設(shè)作用在車輪上的地面?zhèn)认蛄ψ銐虼螅囕嗊\(yùn)動(dòng)時(shí)無側(cè)滑。牽引力和輪子的滾動(dòng)阻力的合力在前后橋中心fP和rP點(diǎn)形成兩組力和力矩。當(dāng)前車體和后車體之間有轉(zhuǎn)向角，且液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)沒有進(jìn)行轉(zhuǎn)向的調(diào)整時(shí)，把前后車體看作剛體，根據(jù)多剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)理論可知，前后車體可以看作是各自繞空間某一固定軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，前車體在平面OWW內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，后車體在平面34OWW內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。車輛在進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)整時(shí)，采用液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，改變運(yùn)動(dòng)路徑，此時(shí)轉(zhuǎn)向液壓缸提供的轉(zhuǎn)向力矩為pT，使前后車體之間存在相對(duì)的運(yùn)動(dòng)。因此，吊籃車的運(yùn)動(dòng)可以看作是前后車體繞空間某瞬軸的剛體運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向液壓機(jī)構(gòu)內(nèi)部轉(zhuǎn)向力矩引起的運(yùn)動(dòng)的合成。忽略驅(qū)動(dòng)力傳遞的損耗和液壓轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置的損耗，在吊籃車的運(yùn)動(dòng)中，前后車體的牽引力kfF、krF以及前后車體之間的液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供的轉(zhuǎn)向力矩pT形成了車輛的外部輸入
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。前車體縱軸與后車體縱軸夾角為，車輛通過非對(duì)稱障礙時(shí)，車輛的前后橋之間產(chǎn)生縱向的側(cè)傾角，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)沒有進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)整時(shí)，前后車體的瞬心fO和rO在各自輪軸延長線上，前后車體質(zhì)量為m和m，前后車體長度為L和L，前后車體質(zhì)心在車體的縱軸上的垂直投影點(diǎn)為f和r，其中fffMOP，rrrNOP，后車體的側(cè)偏角為，后車體后橋中點(diǎn)的速度為rv，沿后車體縱軸方向，前車體繞空間某定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為M，后車體繞空間某定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為N。 根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的幾何關(guān)系，車輛在運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向液壓機(jī)構(gòu)不進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)整時(shí)，根據(jù)動(dòng)量矩定理。根據(jù)吊籃車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，前后車體的質(zhì)心在車體上投影f和r到前后橋中心點(diǎn)fP和rP距離遠(yuǎn)小于到瞬心距離。則前后車體的鉸接點(diǎn)O加速度為：前后車體fP點(diǎn)和rP點(diǎn)加速度為：可得前后車體fP點(diǎn)和rP點(diǎn)角加速度和加速度：是前后車體的凈牽引力（即前后車體牽引力減去阻力），凈牽引力使車輛產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)加速度，會(huì)使車輛相對(duì)于穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生加速或減速。當(dāng)?shù)趸@車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作時(shí)，鉸接點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到新的位置'O點(diǎn)，此時(shí)前車體的前橋中心fP點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到'fP點(diǎn)，后車體的后橋中心rP點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到'rP點(diǎn)，前車體的轉(zhuǎn)向角為M，后車體的轉(zhuǎn)向角為N。設(shè)鉸接點(diǎn)不運(yùn)動(dòng)，則只有前后車體轉(zhuǎn)向，前橋中心fP點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到'fP點(diǎn)，后橋中心rP點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到'rP點(diǎn)。則根據(jù)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的幾何關(guān)系可知，兩種情況下的轉(zhuǎn)向角是相等的。 因此可求得液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向時(shí)，引起的前車體轉(zhuǎn)向角加速度為：液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向引起的后車體轉(zhuǎn)向角加速度為： 其中OpTTT為液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸出的凈轉(zhuǎn)向力矩，T為轉(zhuǎn)向阻力矩，可通過公式求得，和分別為前后車體質(zhì)心到前后橋距離�？傻们昂筌圀w夾角的角加速度為. 吊籃車在凈驅(qū)動(dòng)力和凈轉(zhuǎn)向力矩作用下的動(dòng)力學(xué)方程。吊籃車在運(yùn)動(dòng)時(shí)，任意時(shí)刻的位置和姿態(tài)可以通過后橋中點(diǎn)rP的坐標(biāo)，后車體的姿態(tài)角以及前車體相對(duì)后車體的橫擺角和側(cè)傾角描述。吊籃車路徑偏移控制主要關(guān)注車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于理想運(yùn)動(dòng)軌跡的偏差，當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的地形沒有很大的垂直落差、地勢起伏較小時(shí)，在車輛路徑偏移控制中只需考慮后車體在平面內(nèi)的位置坐標(biāo)，后車體的橫擺角rr，前后車體之間的轉(zhuǎn)向角，因此，在車輛路徑偏移控制中，可以把車輛的運(yùn)動(dòng)投影到水平面內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。設(shè)吊籃車在運(yùn)動(dòng)時(shí)，后橋中點(diǎn)rP點(diǎn)的坐標(biāo)為（x,y)，后車體與慣性軸Ix軸的夾角為r，前后車體轉(zhuǎn)向夾角為，前車體與慣性軸Ix的夾角為f，后橋中點(diǎn)fP點(diǎn)的坐標(biāo)。
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