基于机器视觉的智能小车转向系统滑模控制

来源：上海理工大学学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：王启明，万璇，张振东，孙涛，吴光辉

单位：上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093

摘要：针对智能小车转向时跟踪精度差、响应时间较慢的问题，提出了一种基于机器视觉的智能小车转向系统的滑模控制方法。首先，以感知路面信息的智能小车为研究对象，对其转向系统进行了原理分析及数学建模。通过对永磁直流电机工作过程的分析，建立了电枢电压平衡方程和转矩平衡方程，得出了相应的传递函数，并采用实验方法对传递函数参数进行了辨识。其次，针对上述被控对象，设计了滑模控制器，并进行了稳定性证明。利用Matlab/Simulink仿真结果验证了滑模控制算法的有效性。理论结果和实验验证相结合表明，相较于PID（proportional integral differential）控制，滑模控制具有较好的跟踪精度和响应速度。在频率为20 Hz时，跟踪精度提高了89.3%。此外，滑模控制能够克服系统的不确定性，尤其是对于非线性系统，显示出良好的控制效果。

关键词：转向差速控制;智能小车;滑模控制;机器视觉

基金资助：国家自然科学基金资助项目（52175239）；上海市科委青年英才扬帆计划（19YF1434600）；上海市高校本科重点教改项目（AA4306001-2020-003）