杜 续，宋 康，谢 辉

无人碾压机轨迹跟踪算法及能耗规律研究

杜 续，宋 康，谢 辉

(天津大学机械工程学院，天津 300072)

无人碾压机是降低人工作业负担、改善碾压作业品质和效率的重要技术途径．但由于碾压机吨位高、转向阻力大，且经常工作在复杂非结构路面上，常规车辆轨迹跟踪算法的能耗通常较高，影响了控制系统的电能平衡、可靠性以及综合能效．为此，针对运行在水电大坝上的无人碾压机，提出了面向节能的串级抗扰轨迹跟踪算法，同时研究了该算法对无人碾压机转向系统能耗的影响规律．首先，针对碾压机高吨位造成的转向速度慢、寻迹易超调的问题，采用位置预瞄算法对转向系统进行提前控制，进而减少超调量，降低能耗．其次，针对车辆受路面起伏干扰定位量测噪声大的问题，提出了车身姿态校正算法，通过测取无人碾压机前、后车身的横滚角对定位结果进行修正，减少噪声干扰，降低能耗．最后，为定位中小幅度高频噪声的干扰，通过采用非线性误差反馈控制律控制，降低方向盘在小距离误差带内的高频波动，实现转向系统节能．在水电大坝建设现场开展了实车试验，结果表明； ①采用优化的预瞄距离与无预瞄的标称控制器相比，可降低转向电机能量消耗24.7%，使得轨迹跟踪精度稳定在 ±0.15m；②采用姿态校正算法可以减少转向电机29.2%的能量消耗，并将轨迹跟踪精度改善了33.0%；③采用非线性误差反馈控制律在距离误差无明显恶化(0.06m内)情况下，可降低转向电机能耗31.8%．