基于Backstepping的履带式无人车斜坡转向轨迹跟踪控制研究

来源：中国农机化学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：李方园, 张宇, 李奇

单位：1.浙江工商职业技术学院电子信息学院，宁波市，315012； 2.陆军装甲兵学院车辆工程系，北京市，100072； 3.浙江大学光电科学与工程学院，杭州市，310013

摘要：由于履带与地面的复杂作用，履带式无人车在山地斜坡地区实现精确控制行驶十分困难。基于此，针对履带式无人车斜坡行驶轨迹跟踪控制开展研究，设计基于动力学模型的履带式无人车斜坡转向轨迹跟踪算法，解决履带式无人车在斜坡上精确行驶的问题。首先，分析非线性系统控制基础理论、李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping基本原理，为轨迹跟踪控制器设计提供理论基础；然后，建立履带式无人车斜坡行驶运动学模型，为轨迹跟踪控制器设计确立非线性约束；最后，基于地面力学原理，建立考虑履带滑转滑移的履带车辆斜坡转向动力学模型，并基于履带车辆斜坡转向动力学模型和Backstepping理论设计改进PID控制器并进行仿真验证。仿真结果显示，轨迹规划值与跟踪值的RMSE值均在0.2以下，证明所设计的控制器起到较好的跟踪效果。

关键词：履带式无人车,斜坡转向,轨迹跟踪控制,PID控制器

基金资助：国家自然科学基金(61973272)