佘小明正高级工程师团队：基于模糊逻辑控制的滑移转向底盘避障控制方法 （《智慧农业（中英文）》...

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（来源：智慧农业期刊）

引用格式：李磊, 佘小明, 唐兴隆, 张涛, 董继伟, 古愉川, 周晓晖, 冯伟, 杨清慧. 基于模糊逻辑控制的滑移转向底盘避障控制方法[J]. 智慧农业(中英文), 2026, 8(1): 213-225.

DOI： 10.12133/j.smartag.SA202408003

LI Lei, SHE Xiaoming, TANG Xinglong, ZHANG Tao, DONG Jiwei, GU Yuchuan, ZHOU Xiaohui, FENG Wei, YANG Qinghui. Obstacle Avoidance Control Method of Electric Skid-Steering Chassis Based on Fuzzy Logic Control[J]. Smart Agriculture, 2026, 8(1): 213-225.

DOI： 10.12133/j.smartag.SA202408003

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基于模糊逻辑控制的滑移转向底盘避障控制方法

李磊1，2， 佘小明1，2*， 唐兴隆1，2， 张涛1，2， 董继伟1，2， 古愉川1，2， 周晓晖1，2， 冯伟1，2， 杨清慧1，2

（1.重庆市农业科学院农业机械研究所，重庆 401329，中国； 2.农业农村部西南山地智慧农业重点实验室（部省共建），重庆 401329，中国）

摘要：

［目的/意义］目前，针对同时实现自动驾驶底盘轨迹跟踪和避障控制的研究还存在跟踪性能不足、执行器易抖动和系统复杂度过高的问题，提出了一种简洁算法同时实现底盘的轨迹跟踪和避障控制。

［方法］利用模糊并行分布式补偿策略设计全局Takagi-Sugeno（T-S）模糊控制器，设计线性二次型调节器（Linear Quadratic Regulator, LQR）控制器作为每个局部系统的控制器，实现底盘的轨迹跟踪。在全局开环T-S模糊系统中设计一个新的控制器用于实时动态轨迹规划，实现避障控制，并且设计了一个模糊控制器来动态调整增益矩阵。利用模糊融合控制器将两个控制器联合起来形成最终的控制输入。

［结果和讨论］测试表明，在没有障碍物时，轨迹跟踪的横纵向跟踪误差分别为0.041 m和0.052 m。在有障碍物时，该方法可以实时生成参考轨迹实现避障控制。设计的模糊控制器可以根据工况实时调整控制器的增益矩阵，与增益矩阵固定的控制器相比，其跟踪误差降低了33.9%。

［结论］该方法利用简洁的算法结构同时实现了底盘的轨迹跟踪和避障控制，为底盘的轨迹跟踪和避障控制研究提供了一种新的参考。

关键词： 滑移转向；轨迹跟踪；避障控制；LQR；模糊逻辑控制

文章图片

图1　前轮转向底盘运动学模型

Fig. 1 Kinematic model of the front-steering chassis

图2　滑移转向底盘运动学模型

Fig. 2 Kinematic model of skid-steering chassis

图3　滑移转向底盘运动学误差模型

Fig. 3 Kinematic error model of skid-steering chassis

图4　轨迹跟踪和避障控制系统框图

Fig. 4 Diagram block of trajectory tracking and obstacle avoidance system

图5　避障控制增益矩阵隶属度函数

Fig. 5 Membership function of gain matrix of the obstacle avoidance

图6　模糊融合控制隶属度函数

Fig. 6 Membership function of the fuzzy fusion control

图7　底盘跟踪避障仿真设计

Fig. 7 Simulation design of tracking of obstacle avoidance of chassis

图8　Matlab-simulink 仿真实验设计

Fig. 8 Design of Matlab-simulink simulation experiment

图9　底盘无障碍物时的跟踪结果（仿真）

Fig. 9 Tracking results of chassis without obstacles （simulation）

图10　底盘有障碍物时的跟踪结果（仿真）

Fig. 10 The tracking results of chassis with obstacles （simulation）

图11　避障控制器增益矩阵变化情况（仿真）

Fig. 11 Changes of gain matrix of obstacle avoidance controller （simulation）

图12　部署跟踪避障导航系统的电动滑移转向底盘

Fig. 12 Electric skid steer chassis with tracking and obstacle avoidance navigation system

图13　滑移转向底盘避障试验场景

Fig. 13 Experiments scenario of obstacle avoidance of skid-steering chassis

图14　滑移转向底盘避障试验参考路径

Fig. 14 Reference path of skid-steering chassis obstacle avoidance experiments

图15　底盘无障碍物时的跟踪结果（试验）

Fig. 15 Tracking results of chassis without obstacles

（experiments）

图16　底盘无障碍物时的横向跟踪误差（试验）

Fig. 16 Lateral tracking error of chassis without obstacles （experiments）

图17　底盘无障碍物时的纵向跟踪误差（试验）

Fig. 17 Longitudinal tracking error of chassis without obstacles （experiments）

图18　搭载模糊避障控制器的底盘避障跟踪结果（试验）

Fig. 18 Obstacle avoidance and tracking results of chassis with fuzzy obstacle avoidance controller （experiments）

图19　未搭载模糊避障控制器的底盘避障跟踪结果（试验）

Fig. 19 Obstacle avoidance and tracking results of chassis without fuzzy obstacle avoidance controller （experiments）

图20　避障控制器增益矩阵变化情况（试验）

Fig. 20 Change circumstances of gain matrix of of obstacle avoidance （experiments）

图21　底盘面对单个障碍物时的避障跟踪结果（试验）

Fig. 21 Obstacle avoidance and tracking results of chassis under a single obstacle （experimental）

图22　底盘面对单个障碍物时的横纵向跟踪误差（试验）

Fig. 22 Lateral and longitudinal tracking errors of chassis under a single obstacle （experiments）

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佘小明 正高级工程师

佘小明，重庆市农业科学院正高级工程师，长期致力于丘陵山地农业机械及农产品加工机械的研究与应用。先后主持包括原国家信息产业部在内的省部级以上科研项目十余项，取得了系列创新性成果。荣获重庆市科技进步一等奖1项、三等奖4项，授权发明专利5项、实用新型专利9项，发表学术论文20余篇。其主导研发的电动无人驾驶多功能作业机、金银花烘干设备、糯米粉加工装备及茶叶自动化生产线等成果已在生产中大规模推广应用，累计创造产值逾十亿元，取得了显著的经济效益和社会效益。

来源：《智慧农业（中英文）》2026年第1期