八字路驾驶动作要领(八字型车道)

如何改善推土机轨迹跟踪设计，基于鲁棒控制，进行二次链轨迹跟踪

文|砚钧秋

编辑|砚钧秋

传统的推土机轨迹跟踪控制方法受到环境干扰和不确定性的影响，容易导致误差积累，因此，寻找一种强鲁棒性的控制方法对于提高推土机的性能至关重要。

实验背景

在过去的几十年中，许多控制技术已经被发展来驱动车辆充分遵循路径。

例如，一个基于向量场的反馈控制算法，来实现姿态和一个自适应滑动模式控制来处理平台中的模型不确定性，使用重复学习控制器（ILC）算法对两个驱动车轮的轨迹跟踪进行故障检测。

将基于模糊逻辑控制器（FLC）的粒子群优化算法（PSO）与之前基于PSO的经典PID增益整定算法进行了比较。

此外，许多基于线性二次调节器（LQR）控制和李雅普诺夫函数的轨迹跟踪控制技术也在进行研究。

此外，为了严格限制系统遵循界限，这些现有的技术并没有处理车辆的约束或限制，这使得基于优化的时域控制方法以线性时变模型预估计控制（LTV-MPC）的形式在研究中经常被运用。

与现有的轨迹跟踪解决方案相比，讨论了RMPC的处理成本，RMPC最复杂的部分是成本函数的最小化，生成最优控制序列。

在实际实验中，控制动作序列的长度对加工成本有相关影响，RMPC必须在比实际驱动速率更短的时间内获得最优的动作顺序。

这个解决方案是为了应用于实际的工业解决方案，因此，它必须在实时操作，运用不同的测试方法在一个纯粹的仿真环境实时可行性操作。

此外，MPCprocess预计将在处理方面遵循预算规制，因为还有其他程序将由机载计算机执行（例如高级规划、本地化、地形建模等）。

因此，有两个参数是相关的：执行率和控制序列的步数在预测阶段的RMPC，这些参数也会影响路径跟踪的准确性，理想情况下，高控制率和大RMPC预测范围将导致更好的控制和更高的处理成本。

理论分析

为了解决跟踪问题，许多研究人员使用了RMPC，例如，基于跟踪误差的MPC考虑了前馈和MPC的组合来产生实际的控制信号。

在实验验证中，在实际系统中进行了二次链轨迹跟踪，取得了良好的效果，然而MPC方法的欧几里得度量误差和处理时间没有得到解决。

通过数值仿真验证了RMPC结合前馈控制的性能，理论推导顺利实现，额外的测试在一个真实的平台进行，以完成验证。

结合前馈和鲁棒控制行动的稳健RMPC，用于跟踪线性和曲线轨迹。

我们使用了基于单轮结构的UGV，它满足非完整约束条件，允许UGV只能在与驱动轮轴垂直的方向上运动，因此，UGV可以满足稳定和纯轧制条件。

基于跟踪误差的前馈，反馈鲁棒MPC和反馈最优控制动作的公式，适用于实际系统的控制行动定义如下：

式中：ur—前馈动作；u—反馈RMPC；u0—最佳控制行为。

在开环控制系统中，前馈控制的目标是使UGV沿着期望的轨迹进行名义上的驱动，为了产生前馈控制作用，利用参考轨迹（xr（t），yr（t））合成速度vr（t）和ωr（t）。

为了保持线性和局部稳定性，线性速度必须保持vr（t）≠0的条件，因此参考轨迹必须是二次可微的，此外，如果在t的某个时间内，vr（t）=0，那么机器将以角速度ωr（t）在一个固定点旋转，因此，标题θr（t）用下面的表达式中确定。

式中：±定义了UGV的方向（+表示向前移动，-表示反向移动），UGV的航向也可以通过参考轨迹计算。

τ表示方向（1表示反向移动，0表示向前移动），航向角速度，可以通过微分航向方程得到。

如前所述，标称模型包含一个线性化的基于误差的跟踪模型，该模型不考虑实际系统中所涉及的外部扰动。

为了减小名义动力学和实际动力学之间的差异，采用了最优控制器的动作，因此，为了使系统接近参考轨迹，得到了如下LQR控制方案：

式中：pm-pe名义系统和实际系统之间的误差，Z（k）从代数中获得，Riccati方程如下式：

式中：Q0—LQR的状态和输入加权矩阵；QT—终端加权矩阵，此外，在每一时刻计算增益矩阵Z（k｜i），给出了在线最优控制动作。

在扰动存在的情况下，p0（k）的线性差分方程如下：

式中：AG（k）=A（k）+B（k）Z（k），增益Z（k）以这样一种方式进行调谐，使p0（k）保持在期望的范围内，关于所提出的控制结构的鲁棒性和稳定性分析的注释可以在相关文献中找到。

实验结果及分析

通过比较有无鲁棒控制情境下推土机的直线行驶稳定性，验证了文中提出的控制效果。

文中提出的控制方案已经在一个小型推土机上进行了测试，它重达50kg，它执行小型推土机的推箱应用程序，改变车道，圆形和八字形轨迹，控制器在车载计算机上运行，控制动作以40Hz产生，RMPC的设计是用二次规划来解决的。

第一个实验要求平台遵循一个轨迹，以低速到达并推动一个盒子放置在一个理想的位置，然后，机器回到最后一点，以正常速度移动，说明了平台的完整轨迹，包括与箱子的接触，将电机两侧转矩响应的稳态误差设定为15%，轨道两侧间距误差设定为10%。

推土机从0加速到5km/h，然后匀速行驶，直到距离达到15m，在没有直线稳定控制的情况下，横向位移达到-7.5m，偏航角速度达到-0.25rad/s，两侧的轨道速度差达到2km/h。

在调整直线稳定性控制策略时，左侧电机的输出力矩大于右侧电机的输出力矩，推土机的偏航角速度降至零，侧向位移趋于零，两侧轨道速度基本相同。

由此可见，直接驱动稳定性控制策略起到了很好作用。

为了验证这个实验跟踪的准确性，设计了UGV的二维轨迹跟踪，规划器使用分段线性（PWL）表示生成路径。

此平台，特别是推土机推土时，必须遵循直线路径（推土机推土的一个特点），在实际操作中，平台将盒子沿着直线推动，并应用反向和操纵（自由负载）。

从不同的侧面进行铲盒子动作，再次推动它，在不同的方向，导致盒子沿着PWL路径移动，在这个实验中，UGV被指示遵循PWL路径。

棕色的盒子是被UGV推向近似位置[x=8，y=-0.4]，一旦盒子被放置到[x=5.7，y=4]，车辆就会在反向模式下行驶；之后，它会在前进模式下到达目标点。

前进0.15m/s，反转-0.15m/s，光滑的线性速度验证了所提控制方案的有效性，本文的角速度是以为界的，这样就符合了约束条件，并且在没有转弯的情况下总是返回到0deg/s，在角速度中可以观察到变动，这表明实验结果是真实的。

此外，在这个实验中还计算了Euclidean度量误差，跟踪误差在一个可观的范围内有小的波动，并且总是保持在给定的轨道上。

最后，提出的控制方案的计算时间验证了计算时间随着更高的采样率变得更好，例如，采样时间为12ms的平均计算时间约为10ms，而采样时间25ms的平均计算时间约为17ms。

同样，在T=50ms的情况下，计算时间约为20ms，而在T=100ms的情况下，计算时间约为24ms。

将电机两侧转矩响应的稳态误差设定为15%，履带板两侧间距误差设定为10%，推土机铲斗两侧负荷误差设定为5%。

仿真结果表明，右侧航迹的俯仰角大于左侧航迹的俯仰角，推土机从0加速到3km/h，然后以均匀的速度行驶，20~35s推土机铲土深度0.2m，35~45s推土机运土，45s后，推土机空载运行。

推土机行驶大约30m，在铲运土壤过程中，由于阻力的增大，推土机速度降低。

当推土机完成所有没有直线行驶稳定性控制的作业时，偏航角速度达到-0.3rad/s，轨道两侧的速度差达到2km/h。

此外，从侧向位移曲线可以看出，推土机不再能够保持直线行驶并进入转向运动，当采用直接驱动稳定性控制时，左侧电机的输出扭矩大于右侧电机的输出扭矩，推土机的偏航角速度降至零，侧向位移只有约1m，

由此可见，直接驱动的稳定性鲁棒控制策略起到了很好的作用。

针对推土机的轨迹跟踪问题，将RMPC算法与最优前馈控制器相结合，增加最优控制行为的主要原因是通过调整标称过程模型来抑制实际系统的不确定性。

与现有的反馈跟踪技术不同，所设计的RMPC在实验环境中，存在有界扰动的情况下，显示出较低的计算时间和较低的参考轨迹与期望轨迹之间的差异。

采用最优控制措施可以防止系统偏离轨道，并保证RMPC的局部稳定性，我们在改进的推土机上进行了部分实验，以验证所提出的控制方案的性能。

其中一个实验是由UGV作为小型推土机运行时移动的箱体，所提出的控制器成功地将盒子放置在所需的位置并返回到给定的目标点，正确地遵循高层规划提供的计划方案。

在这个过程中，控制器达到了足够的精度，并呈现较低的处理工作量，类似地，圆形轨迹、八字形轨迹和车道变化轨迹在实验环境中进行，并与现有方法进行了比较。

实际平台的试验结果验证了该技术的鲁棒性，表明该技术适用于推土机的工业应用，为市场化应用提供了理论基础。

结论

基于鲁棒控制的推土机轨迹跟踪设计是一种有效的控制方法，它能够克服外界干扰和不确定性带来的挑战，实现稳定准确的轨迹控制。

未来，还可以进一步研究控制策略的优化和推土机系统的智能化，以满足更高水平的轨迹跟踪要求。

参考文献：

[1]赵勇，韩平.六轮无人驾驶车辆非线性模型预测跟踪控制的实验验证[J].机械工程，2017，10（9）：21-22.

[2]周振宇.应用于移动机器人无人路径跟踪的鲁棒时变模型预测控制[J].机器人控制，2017，7（19）：34-37.

[3]吴文川，张博铭.基于神经网络的非完整移动机器人控制[J].电力大数据，2019，11（18）：33-35.

[4]张宾，王平.模型预测控制系统设计[J].控制工程学报，2020，12（9）：17-21.

后排空间比CR-V大，一台德味儿浓郁的全新SUV

【有车以后 有车试驾】相信许多人对于“捷达”这两个字不会陌生，它是一汽-大众生产的首款车型，截止2019年累计销量已超440万辆，缔造了相当好的口碑。但“捷达”并不止步于此，如今，它已经从一款车上升到一个全新品牌。

2019年广州车展上，捷达品牌旗下的第三款车型VS7正式亮相，它的定位高于捷达VS5，是一款“A+”级SUV，预计将在2020年第一季度上市。我们赶在它上市之前拿到了试驾车，决定先来一波实打实的测试，为大家揭秘它的真实实力！

车型信息

外观·精致大气

捷达VS7采用了与捷达VS5类似的家族式前脸，倒梯形前中网的内部采用了镀铬菱形的中式铠甲设计，与品牌LOGO相呼应，大气精致的同时辨识度也相当高。

远/近光一体的头灯带有透镜装置，造型简洁大方，八字形LED日间行车灯点亮后的效果很不错，为捷达VS7赢得了颇高的回头率。

车身侧面的线条走势舒展，没有什么复杂的设计，一条笔直的腰线贯穿车身，轮拱处也有硬朗的轮眉设计，营造出了大车的端庄气场。此外车顶的银色行李架装饰与双色18英寸轮毂的设计，也在一定程度上提升了侧身的精致度与运动感。

车尾的设计上，VS7与VS5基本保持了一致。Y字型的尾灯辨识度很高，贯穿的红色反光条拉伸了视觉宽度，配合作为装饰的双出排气与银色下护板一起，让整个车尾显得更加敦实。

做工方面，捷达VS7的车身间隙与漆膜的均匀度都控制得相当不错，总体上保持了大众的一贯品质。

内饰·德味浓郁

一坐进捷达VS7的车内，就能感受到浓郁的“德味”。中控的布局以简洁为主，中央大屏十分抢眼，方向盘的造型以及手感都与大众车型别无二致。内饰的整体观感不错，美中不足之处在于软性材质的用量少了一些。

配置方面，这台捷达VS7可以说是相当齐备的。自适应巡航与主动安全系统均有搭载，全景影像也没有缺席，这些配置的存在，可以很好的提升车辆的安全性。

捷达VS7的这块中控大屏幕不仅尺寸可观，画质的清晰度以及触控灵敏度也都是足够令人满意的。此外语音交互系统以及苹果CarPlay以及百度CarLife也均有配备，在车机智能化方面的配置可以说是相当全面的。

最令我意想不到的是，主打经济适用的捷达VS7竟然还带有无线充电功能，对于手机不离手的年轻人而言，这项配置不仅时髦，还很实用。

那些喜欢全景大天窗的朋友也不必担心，捷达VS7的全景天窗无论整体尺寸还是可开启的面积都是足够大的。

空间·后排够大

在我们的PT8-120空间测试体系中，在测量后排腿部空间时，都会将前排座椅至刹车踏板的位置调节至900mm的标准值。所以说，后配腿部空间的测量值是完全具有横向对比价值的，可以真实的反映出车型的后排空间。

经过测量，捷达VS7的后排腿部空间为900mm，属于相当优秀的水平。为了更加直观地展现捷达VS7的后排空间，我们让身高176cm的体验者坐进后排进行体验，可以看到他的头部以及腿部空间都是非常充裕的状态。

在储物空间方面捷达VS7的表现同样出色，前后排门板均可轻松放下4个中号水瓶，扶手箱以及手套箱的容积比较可观，零碎的置物空间相当丰富。另外全车提供有2个USB接口与2个12V电源接口。

在测量后备厢容积时，我们会将长宽高均为30cm的标准纸箱放入其中，并记录下其可放入纸箱的最大数量，测试结果同样具有横向对比价值。最终，捷达VS7的后备厢可以放下15个标准纸箱，表现十分出色。

舒适性·中上水准

底盘方面，捷达VS7采用的是前麦弗逊式独立悬架、后多连杆独立悬架的组合。在PT8-120的颠水舒适性测试中，捷达VS7的成绩在榜单中处于中上水准，与不少大众车型的表现相近。

性能·9.81秒破百

这台捷达VS7搭载了大众高功率版的1.4T发动机，与之匹配的是来自爱信的6AT变速箱。在进行性能测试前，我们会关闭车辆的ESP系统，加速测试时还会进行弹射起步。

经实测这台捷达VS7取得了9.81秒破百的加速成绩，对于这一级别的SUV而言，动力表现已经完全可以接受了。该成绩放在SUV加速性能榜单中可以击败42%的对手。

制动性能测试中，捷达VS7的100km/h-0制动距离为41.33米，表现偏差。如果换上4条抓地力更好的轮胎，相信成绩会有比较明显的提升。

油耗·表现一般

既然提到了动力，我就顺便再给大家报告一下它的油耗水平。经过在广州大学城外环路连续行驶测试，这台捷达VS7最终的加油油耗为8.0L/100km（表显油耗为7.4L/100km）。大学城外环路为一般郊区路况，相对通畅。

以捷达VS7的尺寸以及定位来看，8.0L/100km的油耗水平不算优秀，但是可以接受。

日常驾驶：大众质感

出自大众MQB平台的捷达VS7，在驾乘质感上与挂大众LOGO的SUV车型有着较高的相似度。大众的1.4T发动机与爱信的6AT变速箱是一对不错的搭档，动力充沛的同时平顺性也相当好，动力响应以及升降挡的逻辑都挑不出什么毛病。

底盘的厚重感相比较同级别的大众车型略显单薄了一点，但悬挂的表现依然能够令人满意，面对大小颠簸时前后排乘客的舒适性是可以保证的。另外，转向系统的精准度以及手感都与大众车型基本无异。操控方面的主要缺点在于，以较高速度过弯时，车辆的侧倾稍微明显了点。

总结

【合肥头条】美丽的八字口欢迎您的到来

#合肥头条# 美丽的八字口欢迎您的到来\r\r

从巢湖汽车站出发，沿着329国道到达夏阁镇政府所在地，再沿着县道003往北，行程一共二十七千米，就能到达该镇最北边的村委会——八字口村委会。\r

这里有一条八字形三岔路，往南通往夏阁，直达巢湖，往北通往司集，直达全椒，往西通往柘皋，直达肥东和合肥，是个很重要的公路交通枢纽。\r

八字口由于特殊的地形，易守难攻，古代成了兵家必争之地。南宋时，金兵南下准备从这里长驱直入迅速拿下偏安杭州的高宗朝廷，驻守在这里的南宋政府军姚兴父子硬是在八字口斩杀了大批金军，虽然最终寡不敌众，姚兴为国捐躯，但沉重地打击了金军的嚣张气焰，延缓了南宋灭亡的时间。\r

八字口早在上世纪九十年代是原黄山乡所在地，一九九一年撤区并乡，黄山乡被周边的司集镇、板桥乡和西峰乡瓜分，乡政府所在地划给了西峰乡，二零零五年又随着西峰乡被夏阁镇合并。\r

当年的八字口乡政府所在地虽然处在山区，但这里非常繁华，有合作社、南货商店，农具厂，集贸市场，医院，中小学等单位企业，远近十华里内外的百姓起早翻山越岭到这里买卖货物或者去乡公所办事，当年是周边老百姓十分向往的地方。\r

如今来到这里，当年的乡政府所在地，乡办企业，集贸市场，医院，学校的原址依然保留，只不过年久失修，有的低矮陈旧，有的禁不住岁月风雨的侵蚀，只剩下残垣断壁，让人感叹岁月的无情。\r

那些仍然健在的四零后五零后，以及曾经在这里学习成长的六零后七零后，仍然对这里有着特殊的情感，对当年的繁华充满了无限的怀念。\r

来到这里，你会发现仍然居住了百十号人口，或经商或种地，或者借用这里的场地干起了其他营生。这里仍然是八字口村部所在地。当年的中学校舍几近坍塌，杂草丛生，而当年的小学如今改建成村委会阵地，这里仍然有村级诊所，有老人活动中心，有通往柘皋和巢湖方向的公交停靠站，路边开了富有地方特色的带锯厂和油厂，生意非常火爆。\r

整个八字口村委会辖区二十个自然村，户籍人口两千多人，因主要是丘陵山地，八山一水一分田，可是有茂密的山林，环境优美，出产苎麻，中药材（包括蜈蚣、杜仲和双芽果），是省农科院优质杂交油菜制种基地，更是木器加工，水面立体养殖，养蜂的理想之所。\r

所有自然村虽然都在山沟之中，但都修筑了水泥路，形成了便捷的交通路网，基本实现了户户通水泥路，安装了太阳能路灯，几乎每个山沟都建有漂亮的楼房农舍，有老人留守，自来水，电和网络送到了每家每户。\r

如果您驾车来到这里游玩，好客的山里人会热情招待你；如果您想在山里留宿，他们会把最好的农家屋给您居住，让您在夜间聆听大自然的天籁之音，观赏最富有诗意的繁星，到了清晨，您一定会在潺潺流水声，喔喔鸡鸣声中从梦里醒来。

#合肥身边的事# #合肥百姓身边事#