【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及运动控制，尤其涉及煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统。
技术介绍
1、运动控制
专注于精确管理和指导机械设备中的动态系统的运动，涉及到硬件（如传感器、控制器、电机和驱动器）和软件的集成，用于指令和调节这些设备的速度、位置、加速度和扭矩，广泛应用于工业自动化、机器人、精密定位技术以及特种车辆的动力系统设计。在设计系统时，不仅需要考虑物理限制和操作效率，还要确保系统的环境适应性和可靠性，尤其是在极端或特殊环境下的应用。
2、其中，煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统是一种为特定矿业环境设计的先进运动控制系统，系统的主要目的是提高煤矿井下作业的安全性和效率，通过精确控制无轨胶轮电动车的运动，确保在狭窄和复杂的矿井通道内的精确导航和稳定操作，利用特定算法和传感技术来适应井下多变的环境和路况，从而提升运载作业的速度与安全性，减少人工操作的需求和相关风险。
3、授权公告号为cn204586544u的专利，公开了一种煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，包括操作模块、运动控制器、功率转换器、电动机和车轮，所述操作模块通过输入信号隔离电路与运动控制器导通，运动控制器通过输出信号隔离电路与功率转换器导通，功率转换器连接电动机，电动机连接驱动车轮；所述的运动控制器连接蓄电池，蓄电池与功率转换器导通，电动机也与运动控制器电连接，所述的车轮上装有湿式制动器，采用上述技术方案，避免了因煤矿井下的特殊因素导致对驱动控制系统的不规律需求，进而提高整车的动力性能，在下坡制动时，能有效增加电动车电能回馈量，从而增加整车的续
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统包括：
3、井下地形数据采集模块，通过地面扫描仪采集井下地形的高度、宽度数据，利用地面材质感应器和湿度传感器分别测定井下地面硬度和湿度，记录每个测点地形变化，根据变化记录进行三维空间映射，连续计算三维空间的相邻点高度差异，并进行数据综合处理，输出地形特征数据集；
4、速度适应分析模块，从所述地形特征数据集提取井下地面坡度信息，通过速度感测器监控当前无轨胶轮电动车速度，根据坡度调节速度设定，匹配井下地形坡度特征，输出速度调整参数；
5、防滑扭矩控制模块，采用所述速度调整参数，设定无轨胶轮电动车车轮的起始扭矩值，使用扭矩感应器对每个轮胎实际输出扭矩实时监控，根据监控记录，同步收集地面抓力反馈，动态调整车轮扭矩，输出最优扭矩分布数据；
6、障碍物处理与路径规划模块，根据摄像头采集无轨胶轮电动车行驶路径前方路况信息，收集障碍物数据，分析障碍物位置和体积大小，根据分析结果结合所述最优扭矩分布数据，计算避障路径，实时调整车辆方向，形成自适应无轨胶轮电动车避障路径规划方案。
7、作为本专利技术的进一步方案，所述每个测点地形变化的记录步骤为：
8、在预定测点上部署地面扫描仪进行井下地形高度和宽度测量，包括每个点的、、坐标，采用公式：
9、，
10、获取坐标数据集，其中，、和分别代表测点的横向、纵向和高度坐标，为测点数量；
11、结合所述坐标数据集中的每个点坐标，结合地面材质感应器和湿度传感器，测定地面硬度和湿度，得到井下地面硬度和湿度数据集；
12、基于所述井下地面硬度和湿度数据集，比较硬度数据和湿度数据的差异，采用公式：
13、，
14、计算测点的地形变化量，生成井下地形变化记录，其中，为比重系数，用于强化地形变化记录的敏感度，表示测点处硬度数据，表示测点处湿度数据。
15、作为本专利技术的进一步方案，所述地形特征数据集的获取步骤为：
16、根据所述井下地形变化记录，进行三维空间映射，采用线性插值方法填补数据空缺，采用公式：
17、，
18、计算位置的插值高度值，生成三维映射结果，为测点的地形变化值，为距离权重，用于调整测点对当前点插值的影响程度；
19、基于所述三维映射结果，进行相邻点的高度差异计算，采用公式：
20、，
21、计算位置处的高度差异值，生成高度差异数据集，其中，表示水平梯度值，表示垂直梯度值；
22、对所述高度差异数据集进行统计分析，评估地形的显著特征，采用公式：
23、，
24、计算高度差异平均平方值，用于描述井下地形的总体变化情况，得到地形特征数据集。
25、作为本专利技术的进一步方案，所述速度调整参数的获取步骤为：
26、基于所述地形特征数据集，分析井下地面坡度，采用公式：
27、，
28、计算测点的坡度角度，得到地形坡度信息，其中，代表高度差，代表测点到参考点的水平距离分量；
29、利用所述地形坡度信息，采用加权平均确定整个地区的平均坡度，采用公式：
30、，
31、计算平均坡度值，其中，是权重系数，反映差异测点对平均值的贡献度，为测点数量；
32、基于所述平均坡度值，结合速度感测器测量的电动车速度，采用公式：
33、，
34、计算电动车调节速度，匹配坡度变化，生成速度调整参数，其中，是速度调整系数，用于增强或减少速度的调整幅度。
35、作为本专利技术的进一步方案，所述对每个轮胎实际输出扭矩实时监控的步骤为：
36、使用所述速度调整参数，根据车辆性能特性设定车轮起始扭矩值，采用公式：
37、，
38、计算起始扭矩值，其中，代表扭矩系数，用于调整车辆动力学特性对速度的非线性响应；
39、使用扭矩感应器监控车辆实际输出扭矩，结合所述起始扭矩值，采用公式：
40、，
41、计算并输出实际扭矩偏差值，用于评估扭矩输出与目标扭矩之间的差异信息，其中，表示车辆实际输出扭矩值；
42、根据所述实际扭矩偏差值，进行扭矩初步调整，采用公式：
43、，
44、计算并输出初步调整后的扭矩值，优化车辆行驶性能。
45、作为本专利技术的进一步方案，所述最优扭矩分布数据的获取步骤为：
46、收集扭矩感应器数据，同步获取地面抓力反馈，采用公式：
47、，...
【技术保护点】
1.煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述每个测点地形变化的记录步骤为：
3.根据权利要求2所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述地形特征数据集的获取步骤为：
4.根据权利要求3所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述速度调整参数的获取步骤为：
5.根据权利要求4所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述对每个轮胎实际输出扭矩实时监控的步骤为：
6.根据权利要求5所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述最优扭矩分布数据的获取步骤为：
7.根据权利要求6所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述障碍物位置和体积大小的分析步骤为：
8.根据权利要求7所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述无轨胶轮电动车避障路径规划方案的获取步骤为：
【技术特征摘要】
1.煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述每个测点地形变化的记录步骤为：
3.根据权利要求2所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述地形特征数据集的获取步骤为：
4.根据权利要求3所述的煤矿井下无轨胶轮电动车运动控制系统，其特征在于：所述速度调整参数的获取步骤为：
5.根据权利要求4所述的煤矿井...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦召明，焦显阳，韩晓强，张迈，王洋，
申请(专利权)人：莱州亚通重型装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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