[发明专利]一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法

权利要求书

1.一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，其特征在于，包括规划模块、控制模块和定位模块，包括如下步骤：

S1：由规划模块输出规划加速度、规划速度，根据规划加速度、规划速度、矿车当前速度计算目标加速度；

S2：根据定位模块输出的位姿信息计算坡道俯仰角；

S3：控制模块计算车辆阻力，并根据牛顿第二定律计算目标牵引力；

S4：根据目标牵引力F，结合车速信息，对电机外特性曲线/发电机外特性曲线进行查表，计算获得车辆油门/电制动控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，其特征在于，所述S1中，根据规划速度和当前速度作差，获得速度误差，将速度误差及其变化率输入至模糊控制器中，经过模糊化、知识库、推理、解模糊获得PID控制器的控制参数，通过加速度闭环PID控制器获得目标反馈加速度，最后与规划加速度相加获得目标加速度a_ref，计算公式如下，

a_{ref_fb}＝k_pe_v+k_i∫e_v+k_dΔe_v

其中：a_{ref_fb}为目标反馈加速度，e_v为速度误差，k_p，k_i，k_d是PID控制器的控制参数。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，其特征在于，所述S2中，从定位模块获取车辆定位信息，根据车辆当前以及上一循环的定位信息计算坡道俯仰角初值θ₀，并结合定位模块输出的车辆俯仰角信息，通过卡尔曼滤波算法，获取比较精准的坡道俯仰角θ，

其中，X，Y，Z为矿车的定位坐标。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，其特征在于，所述S3中，计算车辆行进中路面摩擦阻力、空气阻力以及坡道阻力，再根据牛顿第二定律计算目标牵引力F，

F＝ma_ref-F_f-F_air-F_slot

式中：F_f、F_air、F_slot分别为摩擦阻力、空气阻力、坡道阻力；计算公式如下，

F_slot＝mg·sinθ

F_f＝mgf·cosθ

其中：m为车重，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，C_D为空气阻力系数，A为迎风面积，v为车速。

5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，其特征在于，由于电机作为驱动电机和发电机时的外特性曲线并不完全一致，因此需要根据S3中求取的目标牵引力的符号判断需要输出油门值还是电制动踏板值，从而对应选择需要查的表。

6.根据权利要求1或4所述的一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，其特征在于，若F≥0，则需要输出油门踏板指令，根据目标牵引力值大小，结合当前车速对驱动电机外特性曲线进行查表，从而获取油门踏板指令值，同时将电制动踏板指令值赋为零；

若F＜0，则需要输出电制动踏板指令，根据目标牵引力值大小，结合当前车速对发电机外特性曲线进行查表，从而获取电制动踏板指令值，同时将油门踏板指令值赋为零；

将计算得到油门和电制动踏板指令值发送给控制模块下层的车载控制器，从而实现对无人驾驶矿车的速度控制。