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)是以完成田間農業(yè)生產(chǎn)任務為主要目的，其作業(yè)時置身于復雜、惡劣的田間環(huán)境內，致使其移動和精確定位控制技術變得相當復雜，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，對提高農業(yè)生產(chǎn)力，改變農業(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)技術作為一

3、種新型實用數(shù)字控制技術，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（Linear Active Disturbance Rejection Control，LADRC）是自抗擾控制技術的線性化，其在保持ADRC控制性能的同時有效地解決了 ADRC參數(shù)整定復雜的問題，控制器設計效率高，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、子機運動和子機驅動電機運動進行運動學分析，建立追隨小車系統(tǒng)的數(shù)學模型，為后續(xù)控制器設計奠定基礎。
　　其次，對已得到的追隨小車系統(tǒng)的數(shù)學模型，進行基于DLADRC技術的控制器設計和DFL的PID控制器設計。利用MATLAB仿真軟件，分別建立兩種控制器所對應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。通過對仿真結果的超調量、過渡過程時間等控制指標的比較，得出基于DLADRC的控制器的控制效果明顯優(yōu)于基于D