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基于自适应预瞄与模糊PID的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向分层控制

潘国宇 鲍久圣(通讯作者)

潘国宇, 鲍久圣(通讯作者). 基于自适应预瞄与模糊PID的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向分层控制[J]. 工矿自动化.
引用本文: 潘国宇, 鲍久圣(通讯作者). 基于自适应预瞄与模糊PID的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向分层控制[J]. 工矿自动化.
Horizontal and Vertical Layering Control of Unmanned Dump Truck in Open Pit Mine Based on Self Adaptive Preview and Fuzzy PID Method[J]. Industry and Mine Automation.
Citation: Horizontal and Vertical Layering Control of Unmanned Dump Truck in Open Pit Mine Based on Self Adaptive Preview and Fuzzy PID Method[J]. Industry and Mine Automation.

基于自适应预瞄与模糊PID的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向分层控制

Horizontal and Vertical Layering Control of Unmanned Dump Truck in Open Pit Mine Based on Self Adaptive Preview and Fuzzy PID Method

  • 摘要: 摘要:针对露天矿无人驾驶自卸车面临的道路等级低且坡道弯道多、车辆载重大且变化范围宽等恶劣运输工况,提出了一种露天矿自卸车横-纵向协同控制方法,并对该控制策略进行建模、仿真与试验验证。首先,结合露天矿运输工况建立自卸车横向与纵向动力学模型,为车辆运动控制策略设计提供了理论基础。其次,基于耦合理念设计了露天矿自卸车自适应预瞄横-纵向分层控制系统,其中: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,降低自卸车载重与道路坡度改变对纵向速度追踪的影响。再次,在Simulink和Trucksim环境中模拟露天矿典型运输工况,分别开展了仿真对比试验,结果表明:相比于单独的横向控制器,横-纵向协同控制器可以在明显提高车辆路径跟踪精度的同时,还能保证车辆行驶的安全性和操纵稳定性。最后,在实验室搭建无人驾驶自卸车模型试验车,并以露天矿回返式道路为原型设计搭建了模拟道路模型,分别开展了不同工况下的横向控制模拟试验;结果表明:本文设计的横向控制器可较为准确地跟踪期望路径,验证了横向控制策略在无人驾驶车辆中应用的可行性与有效性。

     

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  • 网络出版日期:  2024-11-08

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