[发明专利]一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法

说明书

本发明公开了一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，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。其优点在于，控制指令更加精确，鲁棒性强，能够很好的适应各种复杂工况。

技术领域

本发明涉及一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，特别涉及一种利用电机外特性曲线计算控制量的无人驾驶矿车速度跟随控制方法。

背景技术

矿用卡车(以下简称矿车)是在露天矿山为完成岩石土方剥离与矿石运输任务而使用的一种重型自卸车，其工作特点为运程短、承载重，常用大型电铲或液压铲进行装载，往返于采掘点和卸矿点。

电驱动矿车的驱动系统一般为发动机+发电机+驱动电机+制动电阻的串联动力系统，且同时具备了电制动和机械制动两种制动方式。机械制动和普通常用车的制动方式相似，是利用刹车盘进行制动。电制动的原理和制动能量回收的原理类似，只是回收的电能由制动电阻消耗。由于矿车的重量大，如果在较高速度下使用机械制动，会极大较少刹车盘的寿命，因此机械制动只在电制动失效或需要紧急制动的情况下使用。在工作中，司机一般只使用电制动进行车速的控制。

由于矿车重量大、动力系统非线性强，运行工况复杂，现有的技术方案通常直接将纵向控制算法计算出的控制量，简单线性地转换成目标油门控制量及电制动控制量，准确度较低、适应性较差。因此，需要提供一种更加准确的方式将目标加速度指令转换到目标油门控制量/电制动控制量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用矿车驱动电机外特性曲线计算无人驾驶矿车速度跟随控制方法，以达到矿车更精准的速度控制及适应更多的行驶工况。其技术方案为，

一种无人驾驶电驱动矿车的速度跟随控制方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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。