[发明专利]一种地下矿用铰接车的驾驶模拟系统

摘要

本发明提出了一种地下矿用铰接车的驾驶模拟系统，其包括地下矿用铰接车运动控制模型，可视化数据模型，视景仿真引擎，辅助驾驶单元，声音仿真引擎，显示终端，音频输出终端及虚拟驾驶单元，这些模型的建立能够真实模拟铰接车在地下的行驶过程，驾驶员通过虚拟驾驶单元来进行驾驶模拟，能够模拟地下巷道环境和地下矿用铰接车，为地下矿用铰接车智能控制技术提供良好的平台。本发明对照实车设计了模拟驾驶操作台，便于驾驶员进行驾驶操作，使驾驶员的感受更加真实。大大降低用真车来进行实验的成本，有效减少地下危险驾驶环境下对驾驶员的危害。

主权项

1.一种地下矿用铰接车的驾驶模拟系统，其特征在于，该系统包括：地下矿用铰接车运动控制模型，可视化数据模型，视景仿真引擎，辅助驾驶单元，声音仿真引擎，虚拟驾驶单元；其中，地下矿用铰接车运动控制模型采用如下步骤建立：设矿车中央铰接点设为H点，前桥中点为Pf(x1,y1)，该点与中央铰接点H的距离为l1，车速为vf；后桥中点为Pr(x2,y2)点，该点与中央铰接点的距离为l2，车速为vr，前车体横摆角速度为ω1，转向半径为r1，后车体横摆角速度为ω2，转向半径为r2，前车体的航向角为θ1，后车体的航向角为θ2，铰接角为γ，设前桥中点位姿状态向量s_t=[x₁(t)y₁(t)θ₁(t)]^T代表前车体在t时刻的位置及航向角，则t+1时刻的前桥位姿状态向量S_t+1=[x₁(t+1)y₁(t+1)θ₁(t+1),^T用非线性离散模型来表示为St+1=St+Tscosθ1(t)0sinθ1(t)0-sinγ(t)l1cosγ(t)+l2-l2l1cosγ(t)+l2vf(t)γ·1(t)]]>当前仿真时刻前车体的速度为vf(t)，铰接角转动速率为上次仿真到本次仿真的时间间隔为Ts，得出前车体的角速度为式中——铰接角转动速率γ·t=γt-γt-1Ts,]]>前车体的航向角等于上一时刻航向角加上本次仿真的增量θ₁t=θ₁t-1+ω₁(t)T_s，后车体的航向角等于前车体航向角与铰接角之和θ₂t=θ₁t+γT，由前车体行驶速度和航向角得出车辆前桥中点在t时刻的世界坐标为：x1t=x1t-1+[vft-1cosθ1t-1+vftcosθ1t]Ts/2y1t=y1t-1+[vft-1sinθ1t-1+vftsinθ1t]Ts/2,]]>根据几何关系，求得t时刻后桥中点坐标x2t=x1t-l2cosθ2(t)+l1cosθ1(t)y2t=y1t-l2sinθ2(t)+l1sinθ1(t)]]>货箱的举升是匀速的，由货箱的控制参数求得ω3的值，从而得到举升角度θ3，控制输入量C值为0时货箱下降，当C值为1时货箱举升，货箱的举升角度范围为0至60度，货箱的举升或降落速度为：ω3t=60TsTu(C=1)60TsTd(C=0),]]>在t时刻货箱的举升角度为：θ3(t)=θ3t-1+ω3(t)Ts(C=1)θ3t-1-ω3(t)Ts(C=0).]]>