变结构无人地面车辆纵向滑移特性优化控制策略研究

本文针对分布式驱动变结构无人车在行驶中存在的车轮打滑和制动抓地力不足等问题，提出基于"SESO+ETM+MFA-mSMC"框架的纵向滑移优化策略。该策略通过开关扩展状态观测器(Switch-ESO)识别路面附着系数，采用自适应事件触发机制(ETM)实现最优滑移率切换，结合模型自由自适应改进滑模控制(MFA-mSMC)算法，显著提升了6WID/4WIS变结构车辆的驱动/制动性能。

　　

Highlight亮点

1. 针对铺装道路典型行驶环境，开发了融合路面附着系数观测与最优滑移率选择的集成策略

2. 提出基于自适应事件触发机制(ETM)的接驳路面最优滑移率切换策略

3. 选择后轮同向转向模式以最小化航向角增益并增强横向稳定性

4. 针对强耦合、强非线性、变结构参数和时延的复杂系统，提出低计算成本的MFA-mSMC滑移率控制方法

5. 通过多工况联合仿真和缩比原型实验验证策略可行性

Controller design in the drive-braking process 驱动-制动过程控制器设计

如图4所示整体控制策略采用后轮同向转向模式。航向角跟踪控制采用PID控制，控制变量为前后轮转向角，液压系统设置50ms延迟。各轮滑移率控制采用MFA-mSMC算法，控制变量为各轮输出扭矩，该算法能有效抑制时变参数和强耦合干扰。

Co-simulation and principled experiments of scaled prototype 联合仿真与缩比原型原理性实验

为验证策略可行性进行仿真和实验测试。车辆参数见表3。由于本控制策略涉及多种方法协同使用，在对比完全协同版本与完全不使用这些方法的版本时，难以确定具体哪种方法在驱动/制动过程中真正有效。

Conclusion结论

1 基于SESO的路面附着系数观测方法在0.05s内完成识别，误差<5%

2 自适应ETM机制使接驳路面切换响应时间缩短40%

3 后轮同向转向模式使航向角偏差降低32%

4 MFA-mSMC算法使滑移率控制精度提升28%，响应速度提高35%