履帶車輛自動駕駛導(dǎo)航控制模型優(yōu)化

中圖分類號：S24；TP301.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-5553（2025）07-0273-08

Abstract：To solve problems such as low navigation control accuracy and poor path smoothness inautomatic driving， this study proposes a navigation control model and optimization algorithm for caterpillar vehicles basedon path tracking. Based ocontrol theory and kinematics model of automatic driving navigation controlforcaterpillr vehicle，the path trackingalgorithm forwheeedvehicleisapplied tocaterpillarvehicleandoptimized.Thestudyproposesapure pursuit algorithm and a system parameter optimization algorithm based on dynamic forward-looing distance and diferential steringerrorfactors.Theexperimental resultsexhibit anaverage U-shapedpath trackingerrorof0.38 m and an endpoint position error of 0.01m . On a 1Oo meter straight path，the optimized error averaged 0.02m ，with an endpoint position error of0. 01m .These results show that the proposed model and optimization algorithm significantly reducepath tracking errors ofcaterpillarvehiclesandeliminatefrequentunilateralpausesduring traditionaldiferential steering，achieving continuousand smooth path trackingandimproving the automatic driving performance of caterpillar vehicles.

Keywords：caterpillar vehicles；automatic driving；navigation control；path tracking

0 引言

履帶車輛良好的通過性能在現(xiàn)代工程、農(nóng)業(yè)、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[1]。隨著人工智能、自動駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，車輛領(lǐng)域正由傳統(tǒng)機械裝備向電動化、智能化發(fā)展[2]。目前，輪式車輛人工智能、自動駕駛技術(shù)逐步成熟，在履帶車輛上也不斷得到應(yīng)用，履帶車輛智能化水平不斷提高，對推動我國工程、農(nóng)業(yè)、軍事等領(lǐng)域車輛裝備技術(shù)升級有重要意義。

目前，履帶車輛的智能化技術(shù)，主要在底盤動力系統(tǒng)控制、整機能量管理、作業(yè)操作優(yōu)化、特定環(huán)境自動駕駛等方面有較大發(fā)展。韓立金等[3設(shè)計了一種基于非線性模型預(yù)測控制的能量管理策略，并提出一種電耗與油耗之間轉(zhuǎn)換因子的計算方式，使轉(zhuǎn)換因子能夠自適應(yīng)車輛不同的行駛工況和能量管理策略。張超朋等4針對無人駕駛雙側(cè)電驅(qū)動履帶車輛制動減速控制時抗干擾性能差和機電協(xié)調(diào)性能差導(dǎo)致目標跟蹤誤差大的問題，提出一種分層控制系統(tǒng)。履帶車輛局部結(jié)構(gòu)、功能的智能化已經(jīng)得到顯著提升，但在自動駕駛導(dǎo)航控制、路徑跟蹤等方面相對輪式車輛還不夠完善。

履帶車輛自動駕駛導(dǎo)航控制、路徑跟蹤的難點在于：履帶車輛本身是典型的多輸入、多輸出、非完整、強非線性系統(tǒng)，具有運動阻尼大、慣性大，子系統(tǒng)動力學(xué)模型相互耦合等特征，且一般在地面崎嶇不平且松軟程度不均的復(fù)雜環(huán)境下工作，履帶與地面相互作用構(gòu)成剛—柔耦合非線性系統(tǒng)，履帶相對于地面可能存在側(cè)滑、滑移、滑轉(zhuǎn)等，難以精確實時監(jiān)測5，理想的履帶車輛自動駕駛系統(tǒng)較輪式車輛更為復(fù)雜。……