在履帶的滑移和滑轉，雖然兩側液壓轉速達到了控制的目標值，但車(chē)輛的實(shí)際轉向角速度和轉向半徑并不是所期望的。因此為了對車(chē)輛轉向進(jìn)行準確地控制，必須重新設計控制系統。
車(chē)輛的實(shí)際動(dòng)力學(xué)模型應該是既包括了履帶滑移，又包括離心力在內的動(dòng)力學(xué)模型，這樣仿真出來(lái)的結果才比較符合實(shí)際情況。正確的模型是對履帶車(chē)輛進(jìn)行轉向研究的基礎。在此基礎上，水泵廠(chǎng)提出了控制車(chē)輛兩側速度的控制方法，因為履帶車(chē)輛的行駛速度、轉向角速度和轉向半徑等都是由車(chē)輛兩側的速度決定的，能對車(chē)輛兩側的速度進(jìn)行準確控制，就能準確實(shí)現駕駛員的轉向意圖。重新設計的實(shí)際整車(chē)行駛控制系統的原理如圖1所示。
實(shí)際中，車(chē)輛兩側的實(shí)際速度是不可測的，不能直接用傳感器采集反饋回來(lái)，但可以用GPS、慣導等手段測出車(chē)輛的實(shí)際行駛速度和轉向角速度等參數，換算出車(chē)輛兩側的實(shí)際速度。在仿真模型中就直接拿來(lái)用了。
如果兩側泵馬達系統的排量控制器使用PID控制器，則可以得到PID控制下的整車(chē)行駛控制系統，如圖2所示。
圖2：PID控制的整車(chē)行駛控制系統
對整車(chē)轉向系統設計傳統的PID控制器，檢驗在PID控制器的作用下系統的響應特性。在低速段，要增大車(chē)速，需增大泵的排量，因此PID的參數為正；而在高速段，要增大車(chē)速，需減小馬達的排量，因此PID的參數為負。
采用PID控制時(shí)，系統響應過(guò)程中出現震蕩，響應時(shí)間較長(cháng)，難以滿(mǎn)足軍用輕型高速履帶車(chē)輛轉向平穩性和高機動(dòng)性的要求。另一方面，由變量泵和變量馬達組成的靜液傳動(dòng)系統是多輸入多輸出的非線(xiàn)性系統，而履帶車(chē)輛行駛時(shí)車(chē)速變化頻繁，負載干擾隨機出現，靜液系統的響應受工況變化和時(shí)變負載的影響，采用常規的PID控制一般難以滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能的要求。
預測控制能很好的解決復雜系統控制的不確定性與時(shí)變性問(wèn)題，控制效果好，魯棒性強，有較強的抗干擾能力，而且對模型精度要求不高。而本文研究的履帶車(chē)輛的特點(diǎn)是：由變量泵和變量馬達組成靜液傳動(dòng)系統，泵或馬達的排量由電液伺服排量控制機構調節，履帶車(chē)輛的結構包括懸架部分、車(chē)輛重心的位置，尤其是履帶與地面的作用非常復雜，所以很難建立整個(gè)系統的精確數學(xué)模型；而且液壓容積調速系統是典型的高階、時(shí)變、非線(xiàn)性系統，加上履帶車(chē)輛行駛時(shí)車(chē)速變化頻繁，負載干擾隨機出現。這些特點(diǎn)決定了靜液驅動(dòng)履帶車(chē)輛非常適宜采用模型預測控制來(lái)改善系統的動(dòng)態(tài)性能。
利用MATLAB模型預測控制工具箱，可以避免代碼的編寫(xiě)過(guò)程，方便地設計出所需要的模型預測控制器。模型預測控制工具箱為系統地分析，設計和仿真模型預測控制器提供了一系列函數、一個(gè)應用程序即一個(gè)圖形用戶(hù)界面的設計工具，MPCDesigner和相應的Simulink模塊。在MPCDesigner應用程序里設計好預測控制器后，通過(guò)Simulink庫所提供的模型預測控制器模塊MPCController進(jìn)行調用，然后就可以在Simulink環(huán)境下，對復雜的模型預測控制系統進(jìn)行仿真分析。
