[发明专利]一种基于视觉导引的轮胎吊自动纠偏控制模型确定方法

说明书

本发明涉及一种基于视觉导引的轮胎吊自动纠偏控制模型确定方法，通过下述方式实现：根据给定的轮胎吊的位置偏差确定轮胎吊自动纠偏策略；所述的策略采用差速控制方法改变位置偏差，即先加速单侧轮组，再反向加速另侧轮组使退出差速纠偏的时刻的位置偏差和角度偏差为0；根据轮胎吊行驶时纵向动力学数学模型，推导出轮胎吊差速控制期间加速度及转向角速度；根据上述差速控制期间加速度及转向角速度结合给定的位置偏差、角度偏差，推导出轮胎吊差速控制期间轮胎吊运动轨迹的解析表达式；并根据所述的运动轨迹的解析表达式，推导出轮胎吊差速控制期间轮胎吊差速纠偏最大位置偏差表达式。

技术领域

本发明提供一种基于视觉导引的轮胎吊自动纠偏控制模型设计，该发明利用机器视觉技术获取轮胎吊与路径标识线的相对偏差，并以解析方法直接得到轮胎吊运动轨迹，由于考虑了差速控制加速度的影响，可以准确给出速度最优控制量来控制轮胎吊行进。

背景技术

港口作业中，需要经常使用轮胎吊来实现集装箱在不同堆场间的转运。目前，国内外各港口主要通过在不同堆场间标示轮胎吊行进线，轮胎吊行驶过程中，司机通过目测轮胎吊与行进线的位置偏差进行手动纠偏处理。由于港口作业区中轮胎吊行进区域紧邻堆场区域且轮胎吊行进允许偏差区域很小，因此，在轮胎吊行驶过程中，司机劳动强度极大也极易疲劳，稍有疏忽，就可能使轮胎吊与堆场区域中的集装箱发生碰触，从而产生堆场坍塌或者轮胎吊损坏事故。所以急需一种轮胎吊行进自动纠偏系统来实现轮胎吊的行进自动控制，而自动纠偏控制模型设计则是自动纠偏系统的关键环节。目前常用的纠偏控制方法有PID控制最优控制、模糊控制等，由于这些方法均没有给出轮胎吊运动的解析表达，也没有考虑差速控制时加速度的影响，因此，这些方法在解决轮胎吊的路径规划问题时都不可避免的存在控制参数整定困难的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于视觉导引的轮胎吊自动纠偏控制模型设计方法。

本发明解决技术的方案是：一种基于视觉导引的轮胎吊自动纠偏控制模型确定方法，通过下述方式实现：

根据给定的轮胎吊的位置偏差确定轮胎吊自动纠偏策略；所述的策略采用差速控制方法改变位置偏差，即先加速单侧轮组，再反向加速另侧轮组使退出差速纠偏的时刻的位置偏差和角度偏差为0；

根据轮胎吊行驶时纵向动力学数学模型，推导出轮胎吊差速控制期间加速度及转向角速度；

根据上述差速控制期间加速度及转向角速度结合给定的位置偏差、角度偏差，推导出轮胎吊差速控制期间轮胎吊运动轨迹的解析表达式；并根据所述的运动轨迹的解析表达式，推导出轮胎吊差速控制期间轮胎吊差速纠偏最大位置偏差表达式。

优选的，所述的轮胎吊自动纠偏策略具体为：

当位置偏差Δd＞0时，先左侧轮组加速，加速时长T1；右侧轮组速度不变，利用正差速纠偏，直到位置偏差满足预设条件，该阶段时长T2；左右侧轮组差速为零；再右侧轮组加速，结束时刻记t₁,左侧轮组速度不变，利用负差速纠偏，使位置偏差和角度偏差同时满足要求；

当位置偏差Δd＜0时，先右侧轮组加速，加速时长T1；左侧轮组速度不变，利用正差速纠偏，直到位置偏差满足预设条件，该阶段时长T2；左右侧轮组差速为零；再左侧轮组加速，结束时刻记t₁,右侧轮组速度不变，利用负差速纠偏，使位置偏差和角度偏差同时满足要求。

优选的，正差速为Δv＝(0.05～0.5)V₀，V₀为加速轮组未纠偏前的速度；

负差速Δv(t₁)根据负差速开始加速时刻t₀的位置偏差Δd(t₀)和角度偏差Δα(t₀)计算，计算公式如下：

其中，