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龙图腾网恭喜武汉理工大学;武汉理工大学三亚科教创新园申请的专利一种港口智能水平运输车辆的纵横向控制方法与系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118092415B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311614271.1，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种港口智能水平运输车辆的纵横向控制方法与系统是由李文锋;张强;贺利军设计研发完成，并于2023-11-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种港口智能水平运输车辆的纵横向控制方法与系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种港口智能水平运输车辆的纵横向控制方法及系统，包括：通过对港口智能水平运输车辆系统性能进行统一设定，建立港口智能水平运输车辆横向二自由度单轨动力学模型；依据港口智能水平运输车辆实际作业工况，构建港口智能水平运输车辆横纵向控制系统；基于港口智能水平运输车辆横纵向控制系统分别设计所述港口智能水平运输车辆横纵向控制系统中的干扰观测器和对应滑模控制器，实现车辆的分层解耦控制。本发明可显著提高系统鲁棒性，行车安全性，控制精度以及集装箱转运效率。

本发明授权一种港口智能水平运输车辆的纵横向控制方法与系统在权利要求书中公布了：1.一种港口智能水平运输车辆的纵横向控制方法，其特征在于，包括：通过对港口智能水平运输车辆系统性能进行统一设定，建立港口智能水平运输车辆横向二自由度单轨动力学模型；依据港口智能水平运输车辆实际作业工况，构建港口智能水平运输车辆横纵向控制系统；基于港口智能水平运输车辆横纵向控制系统分别设计所述港口智能水平运输车辆横纵向控制系统中的干扰观测器和对应滑模控制器，实现车辆的分层解耦控制；所述通过对港口智能水平运输车辆系统性能进行统一设定，包括以下步骤：设置港口智能水平运输车辆各轮胎特性一致，且不存在回正力矩；设置港口智能水平运输车辆同轴的两侧车轮运动状态一致；忽略港口智能水平运输车辆的横滚和俯仰运动；设置港口智能水平运输车辆采用前轮和后轮独立转向以及前后桥驱动形式；所述建立港口智能水平运输车辆横向二自由度单轨动力学模型，包括利用牛顿-欧拉方法得到港口智能水平运输车辆动力学方程： 其中，m为港口智能水平运输车辆总质量，和为港口智能水平运输车辆纵向加速度和横向加速度，Iz代表港口智能水平运输车辆绕z轴的转动惯量，代表港口智能水平运输车辆横摆角加速度；Fxf、Fxr、Fyf、Fyr分别为作用在港口智能水平运输车辆前后轴上的轮胎纵向力和侧向力；δf和δr为港口智能水平运输车辆前轮和后轮转角；αf、αr分别为港口智能水平运输车辆前后轮侧偏角；vx、vy、分别为港口智能水平运输车辆纵向速度、横向速度和横摆角速度；lf和lr分别为港口智能水平运输车辆前后轴到质心的距离；当作用于港口智能水平运输车辆轮胎的侧向加速度不大于0.4g且轮胎侧偏角不超过5°时，将轮胎力与轮胎刚度近似描述成线性关系： 其中，Clf与Clr分别为港口智能水平运输车辆前后轴轮胎的纵向刚度；Ccf与Ccr分别为前后轴轮胎的侧偏刚度；sf与sr分别为前后轴轮胎的滑移率；忽略轮胎纵向力Fxf和Fxr对横摆运动的影响，将港口智能水平运输车辆二自由度横向动力学模型整理成： 港口智能水平运输车辆前后轮侧偏角αf与αr计算得到： 考虑干扰对港口智能水平运输车辆横向系统的作用，将港口智能水平运输车辆二自由度横向动力学模型改写成状态方程形式： 其中，x为控制系统状态量，为控制量在时间域下的导数，A为状态转移矩阵，B为输入矩阵，u为系统控制量，d为横向系统干扰项，y为系统输出量，C为输出矩阵；所述依据港口智能水平运输车辆实际作业工况，构建港口智能水平运输车辆横纵向控制系统，包括以下步骤：横向控制需保证港口智能水平运输车辆运动时横向偏差和航向角偏差不超出系统允许范围，横向系统的主要控制参数为：Ye＝Y-Yref 其中，Ye、Y与Yref分别为港口智能水平运输车辆在世界坐标系下的横向偏差、实际横向坐标和参考横向坐标，与分别为港口智能水平运输车辆在世界坐标系下的航向角偏差、实际航向角和参考航向角；港口智能水平运输车辆的纵向控制通过对纵向加速度进行调节，纵向控制系统用一阶惯性系统表示为： 其中，为纵向加速度变化率，τd为时间常数，ades和a分别为港口智能水平运输车辆纵向加速度的目标值和实际值；考虑纵向系统干扰的情况下，将港口智能水平运输车辆纵向控制系统表示为状态方程形式： 所述基于港口智能水平运输车辆横纵向控制系统分别设计所述港口智能水平运输车辆横纵向控制系统中的干扰观测器和对应滑模控制器，包括以下步骤：将横向干扰观测器设计为： 其中，为干扰d的估计值，ξ为中间变量，L表示观测器增益矩阵；定义干扰误差为： 其中，表示干扰误差，为干扰误差对时间的微分，与分别代表干扰估计值和实际值对时间的微分；假设系统所受干扰是慢时变的，即得到以下公式： 进一步求得其中为有界常值；选取合适的矩阵L证明过程如下：设计Lyapunov函数则设计横向滑模控制器切换函数为： 取等速趋近律，令： 采用连续函数来代替原表达式中的符号函数sgns，则有： 其中，k为正实数，δ为正小数，得到横向滑模控制系统的控制量δf和δr；依据港口智能水平运输车辆转向机构物理约束限制，对港口智能水平运输车辆前后轮转角控制量作如下限幅处理： 最终港口智能水平运输车辆横向控制系统的滑模控制器的控制量表示为 纵向干扰观测器与横向干扰观测器设计过程相同；港口智能水平运输车辆纵向控制系统误差及其导数表示成：e＝[vref-varef-a]T＝R-x其中，vref和aref分别为期望纵向速度和加速度，且R＝[vrefaref]T；定义纵向滑模控制器切换函数为：s＝Ce+Du其中，D＞0，C＝[C1C2]，当s＝0时，Du＝-Ce，C＜0；得出切换函数的一阶导数为： 采用指数趋近律，令： 其中，sgn为符号函数，ε和k均为正实数；得到纵向系统动态控制量为： 设计Lyapunov函数整理得到依据港口智能水平运输车辆作业特点，对其纵向加速度控制量作如下限幅处理： 最终港口智能水平运输车辆纵向控制系统的滑模控制器的控制量表示为：

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