露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制研究
潘国宇1
鲍久圣1
胡德平2
邹学耀1
阴妍1
王茂森1
朱晨钟2
张磊1
杨瑞1
1.中国矿业大学 机电工程学院,江苏 徐州 2211162.徐州徐工重型车辆有限公司,江苏 徐州 221112
摘要：露天矿无人驾驶自卸车面临道路等级低且坡道弯道多、车辆载质量大且变化范围宽等恶劣运输工况,现有车辆运动控制策略多面向普通道路环境,无法直接将现有车辆控制策略应用于矿山自卸车.针对上述问题,提出了一种基于预瞄误差与分层反馈的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制系统.横向控制以线性二次型调节器(LQR)为基础,运用前馈控制器降低稳态误差,采用模糊控制器实现自适应调整预瞄距离,以提高路径跟踪控制精度;纵向控制建立分层反馈式纵向速度控制器,分别采用模型预测控制和模糊PID反馈控制,并建立车辆驱动及制动逆向模型,降低自卸车载质量与道路坡度改变对纵向速度追踪的影响.仿真结果表明:①车辆实际速度和期望速度误差在 2%以内,说明自卸车在空载下坡与满载上坡 2种工况下的速度跟踪效果能够满足要求.②由于横-纵向协同控制能够针对路径曲率的不同实时调节车辆速度,在 2种工况下,自卸车横-纵向协同控制器相比于单一横向控制都获得了更高的路径跟踪精度,同时也提高了自卸车的操纵稳定性.实验结果表明:①空载下坡时的横向误差峰值为 0.019 9 m,方向误差峰值为 0.184 0 rad,误差增大均发生在弯道处,但误差波动范围较小,能够保证试验车对期望路径的跟踪.②负载上坡时的横向误差峰值为0.0168 m,方向误差峰值为0.0714 rad,误差变化趋势与空载下坡试验相反,但误差仍在合理范围内,试验车的跟踪效果良好.③2个误差峰值均小于空载下坡试验,验证了不同速度对横向控制精度的影响规律.
关键词：露天矿自卸车无人驾驶横向运动控制纵向速度控制横-纵向协同控制
分类号：TD57(矿山运输与设备)
资助基金：江苏省科技成果转化专项资金项目(BA2023035)徐州市重点研发计划资助项目(KC22419)江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
论文发表日期：2024-10-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 68-79 )
英文信息