一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法与系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法及系统，方法包括：获取实时的无人矿卡行驶数据；以油门、油门反馈和转矩反馈数据建立最小油门统计表，通过对最小油门统计表的处理计算出最小油门值；获取控制信号；根据俯仰角和档位判断无人矿卡的行驶状态，当行驶状态为上坡或平路时，根据最小油门值、期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主油门控制；当行驶状态为下坡时，根据期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主制动控制。通过对最小油门统计表的在线处理，计算出了最小油门值，并可实时更新，可针对不同矿卡，保证了车辆运行稳定的动力和通用性。辆运行稳定的动力和通用性。辆运行稳定的动力和通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法与系统


[0001]本专利技术属于工程机械领域，涉及一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法与系统。

技术介绍

[0002]无人矿卡通常使用在露天矿山，承担着矿山开采物料运输的任务。随着科学技术的发展，无人驾驶技术的成熟，在地区环境恶劣或是偏远的露天矿山，无人矿卡的需求量越来越大。无人矿卡的纵向控制效果直接关系到行驶的平稳性、运输效率和能耗。相比较普通汽车而言矿卡体重大、载重多，尤其是矿山上大型矿卡，导致油门反馈和转矩反馈较慢，在低油门时甚至出现零转矩的情况。无论采用传统的pid控制或是基于电动机特性的纵向算法，无人矿卡在低速行驶都会出现油门不足或油门、制动频繁切换的现象。
[0003]主要存在以下三个问题：
[0004]1.油门反馈在低于某个值的时候转矩反馈为零，而每个矿卡的最小油门值又不同；
[0005]2.纵向算法计算的油门值小于最小油门值时，无人矿卡无动力输出，导致无人矿卡行驶不平稳，对无人矿卡在低速行驶时影响较大；
[0006]3.当无人矿卡速度误差较小不需要油门输出时，由于油门反馈较慢滞后于油门输出，会出现油门输出为零时输出转矩仍然较大的现象，导致油门和制动频繁切换，特别是在低速行驶时，无人矿卡行驶不平稳，效率不高而且还不节约能源。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法与系统，通过对最小油门统计表的在线处理，计算出了最小油门值，并可实时更新，可针对不同矿卡，保证了车辆运行稳定的动力和通用性。
[0008]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法，包括以下步骤：
[0010]获取实时的无人矿卡行驶数据；所述无人矿卡行驶数据包括油门、油门反馈、转矩反馈数据、矿卡速度和俯仰角；
[0011]以所述油门、油门反馈和转矩反馈数据建立最小油门统计表，通过对最小油门统计表的处理计算出最小油门值；
[0012]获取控制信号，所述控制信号包括期望油门/期望制动、期望速度、档位；
[0013]根据俯仰角和档位判断无人矿卡的行驶状态，当行驶状态为上坡或平路时，根据最小油门值、期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主油门控制；当行驶状态为下坡时，根据期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主制动控制。
[0014]进一步的，以所述油门、油门反馈和转矩反馈数据建立最小油门统计表，通过对最小油门统计表的处理计算出最小油门值，包括：
[0015]S1.采集无人矿卡低速行驶时每个运行周期的油门、油门反馈和转矩反馈的数据,
存储在最小油门统计表中；
[0016]S2.滤除最小油门统计表中油门误差超过预设值或转矩反馈为零的行驶数据；所述油门误差为油门与油门反馈的差值；
[0017]S3.以油门反馈为索引升序重新排列最小油门统计表；
[0018]S4.取出最小油门统计表前若干行的油门数据，计算的均值为最小油门值；
[0019]S5.实时更新最小油门统计表并计算最小油门值。
[0020]进一步的，根据俯仰角和档位判断无人矿卡的行驶状态的方法，包括：
[0021]以连续n个运行周期采集的俯仰角均值和档位判断无人矿卡的行驶状态，n为无人矿卡连续行驶距离为矿卡前后轮距的运行周期个数。
[0022]进一步的，n的计算方法为：
[0023]L≤L(V1+V2+
…
+V
n
)
[0024]其中L为矿卡前后两轴的距离，T为运行周期，V
n
为每个运行周期采集的矿卡速度；
[0025]当累加的距离大于L时，计算该n个运行周期的俯仰角均值。
[0026]进一步的，以连续n个运行周期采集的俯仰角均值和档位判断无人矿卡的行驶状态，包括：
[0027]当俯仰角均值大于零且档位为前进，无人矿卡行驶状态为下坡；
[0028]当俯仰角均值小于等于零且档位为前进，无人矿卡行驶状态为上坡或平路；
[0029]当俯仰角均值大于等于零且档位为倒退，无人矿卡行驶状态为上坡或平路；
[0030]当俯仰角均值小于零且档位为倒退，无人矿卡行驶状态为下坡。
[0031]进一步的，当行驶状态为上坡或平路时，根据最小油门值、期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主油门控制，包括：
[0032]判断期望油门是否小于最小油门值，若是，则油门为最小油门值，若否，油门为期望油门；
[0033]判断速度误差是否小于主油门速度误差阈值，若是，则制动为期望制动，若否，则制动为零；所述的速度误差为期望速度与矿卡速度的差值；
[0034]发送油门/制动到矿卡本体动力系统进行控制；
[0035]当行驶状态为下坡时，根据期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主制动控制，包括：
[0036]判断速度误差是否大于主制动速度误差阈值，若是，则油门为期望油门，制动为期望制动，若否，则油门为零，制动为期望制动；
[0037]发送油门/制动到矿卡本体动力系统进行控制。
[0038]进一步的，所述的主油门速度误差阈值和主制动速度误差阈值根据无人矿卡现场调试效果设定。
[0039]第二方面，本专利技术提供一种无人矿卡纵向低速平稳控制系统，所述系统与控制模块连接以获取控制信号；所述系统与矿卡本体连接以获取无人矿卡行驶数据并输出控制信息；所述矿卡本体包括惯导系统和动力系统；所述无人矿卡行驶数据包括油门、油门反馈、转矩反馈数据、矿卡速度和俯仰角；所述控制信号包括期望油门/期望制动、期望速度、档位；
[0040]所述系统包括最小油门在线统计模块、坡度状态模块、主油门控制模块和主制动
控制模块；
[0041]所述最小油门在线统计模块，用于以所述油门、油门反馈和转矩反馈数据建立最小油门统计表，通过对最小油门统计表的处理计算出最小油门值；
[0042]所述坡度状态模块，用于根据俯仰角和档位判断无人矿卡的行驶状态，当行驶状态为上坡或平路时，发送期望油门/期望制动、期望速度到主油门控制模块。当行驶状态为下坡时，发送期望油门/期望制动、期望速度到主制动控制模块。
[0043]所述主油门控制模块，用于根据最小油门值、期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主油门控制，输出油门/制动到矿卡本体的动力系统。
[0044]所述主制动控制模块，用于根据期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主制动控制，输出油门/制动到矿卡本体的动力系统。
[0045]进一步的，所述系统的控制方法包括：
[0046]无人矿卡低速行驶时，系统接收期望油门/期望制动、期望速度、档位、矿卡速度、俯仰角和油门反馈。
[0047]最小油门在线统计模块根据接收油门、油门反馈和转矩反馈，建立最小油门统计表，实时更新最小油门值发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人矿卡纵向低速平稳控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取实时的无人矿卡行驶数据；所述无人矿卡行驶数据包括油门、油门反馈、转矩反馈数据、矿卡速度和俯仰角；以所述油门、油门反馈和转矩反馈数据建立最小油门统计表，通过对最小油门统计表的处理计算出最小油门值；获取控制信号，所述控制信号包括期望油门/期望制动、期望速度、档位；根据俯仰角和档位判断无人矿卡的行驶状态，当行驶状态为上坡或平路时，根据最小油门值、期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主油门控制；当行驶状态为下坡时，根据期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主制动控制。2.根据权利要求1所述的无人矿卡纵向低速平稳控制方法，其特征在于，以所述油门、油门反馈和转矩反馈数据建立最小油门统计表，通过对最小油门统计表的处理计算出最小油门值，包括：S1.采集无人矿卡低速行驶时每个运行周期的油门、油门反馈和转矩反馈的数据,存储在最小油门统计表中；S2.滤除最小油门统计表中油门误差超过预设值或转矩反馈为零的行驶数据；所述油门误差为油门与油门反馈的差值；S3.以油门反馈为索引升序重新排列最小油门统计表；S4.取出最小油门统计表前若干行的油门数据，计算的均值为最小油门值；S5.实时更新最小油门统计表并计算最小油门值。3.根据权利要求1所述的无人矿卡纵向低速平稳控制方法，其特征在于，根据俯仰角和档位判断无人矿卡的行驶状态的方法，包括：以连续n个运行周期采集的俯仰角均值和档位判断无人矿卡的行驶状态，n为无人矿卡连续行驶距离为矿卡前后轮距的运行周期个数。4.根据权利要求3所述的无人矿卡纵向低速平稳控制方法，其特征在于，n的计算方法为：L≤T(V1+V2+
…
+V
n
)其中L为矿卡前后两轴的距离，T为运行周期，V
n
为每个运行周期采集的矿卡速度；当累加的距离大于L时，计算该n个运行周期的俯仰角均值。5.根据权利要求4所述的无人矿卡纵向低速平稳控制方法，其特征在于，以连续n个运行周期采集的俯仰角均值和档位判断无人矿卡的行驶状态，包括：当俯仰角均值大于零且档位为前进，无人矿卡行驶状态为下坡；当俯仰角均值小于等于零且档位为前进，无人矿卡行驶状态为上坡或平路；当俯仰角均值大于等于零且档位为倒退，无人矿卡行驶状态为上坡或平路；当俯仰角均值小于零且档位为倒退，无人矿卡行驶状态为下坡。6.根据权利要求1所述的无人矿卡纵向低速平稳控制方法，其特征在于，当行驶状态为上坡或平路时，根据最小油门值、期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主油门控制，包括：判断期望油门是否小于最小油门值，若是，则油门为最小油门值，若否，油门为期望油门；
判断速度误差是否小于主油门速度误差阈值，若是，则制动为期望制动，若否，则制动为零；所述的速度误差为期望速度与矿卡速度的差值；发送油门/制动到矿卡本体动力系统进行控制；当行驶状态为下坡时，根据期望油门/期望制动、期望速度和矿卡速度进行主制动控制，包括：判断速度误差是否大于主制动速度误差阈值，若是，则油门为期望油门，制动为期望制动，若否，则油门为零，制动为期望制动；发送油门/制动到矿卡本体动力系统进行控制。7.一种无人矿卡纵向低速平稳控制系统，其特征在于，所述系统与控制模块连接以获取控制信号；所述系统与矿卡本体连接以获取无人矿卡行驶数据并输出控制信息；所述矿卡本体包括惯导系统和动力系统；所述无人矿卡行驶数据包括油门、油门反馈、转矩反馈数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：司冠楠，任良才，唐建林，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：