地下矿用铰接车路径跟踪与智能避障控制研究
发布时间：2020-12-07 03:57
铰接车因其机动灵活成为地下采矿业的重要装备,并广泛应用于地下矿石的铲装、运输等过程。实现金属、非金属矿山“运输系统无人化、机械化”是我国矿山行业的发展战略,而地下矿用铰接车路径跟踪与智能避障控制是实现矿用设备无人化的关键技术。本文以地下矿用铰接车为研究对象,对其路径跟踪与智能避障控制策略进行了深入研究并进行了仿真及实车验证,为实现铰接车辆的无人驾驶提供技术支持。本文首先分析了铰接车的动力学特性,采用模块化的建模方法搭建了铰接车整车动力学模型,包括魔术公式的轮胎模型、车轮模型、辅助计算模块及车体模型等。辅助计算模块包含有轮胎滑转率估计、轮胎侧偏角估计、车辆垂直载荷估计及轮胎坐标系转换等,用来估计车辆的行驶状态。根据达朗贝尔原理建立了四自由度铰接车车体动力学模型,并与以上模块整合为整车动力学模型,将其作为运动控制的仿真平台对文中提出的控制方法进行初步验证。然后提出铰接车速度规划方法并设计了基于集成控制思想的铰接车路径跟踪控制器。在其速度规划中分析了铰接车的运动特性,以保持车辆横向行驶稳定性为目标,建立了道路曲率与车速的关系,并设定车辆在不同路况下的安全车速限值。在路径跟踪控制中分别设计了基...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１地下矿用铰接车辆??
??图１－２为铰接车结构简图，铰接体的存在可以使前后车体实现最大４５°??左右的折腰角，这使得其转弯半径相对于同尺寸刚性车体的转弯半径大大减??小，也更能适应地下巷道狭窄的作业环境。铰接车因其具有高度的灵活性，??使其成为地下采矿、建筑及农业装备中的主力，而对铰接车辆自动化控制的??研宄也成为各个国家的研究重点。??議??＾?ｍｍ??图１－２地下矿用铰接车结构示意图??要实现地下矿用铰接车的无人驾驶，需要包括环境感知、信息融合、控??制、通信、等各个领域的技术支持。??（１）信息感知及融合技术??对于地下矿用车辆而言，要达到车辆自主性、适应性和交互性的目标，??就必须要获取车辆的状态信息及周围环境信息［１Ｇ］。环境感知传感器包括内部??传感器与外部传感器，内部传感器用来检测车辆的状态，外部传感器用来探??测车辆周围的环境。在地下，车辆不能用ＧＰＳ来获取车辆位置信息，本文中??在实车试验过程中采用的是基于超宽带（Ｕｌｔｒａ?Ｗｉｄｅ?Ｂａｎｄ
瑞典的山德维克公司（ＳａｎｄｖｉｋＴａｍｒｏｃｋ）在矿山设备自动化方面的研究??也一直处于领先地位。该公司推出的自动化矿山系统（Ａｕｔｏｍｉｎｅ）己在多座??矿山应用，其系统构成如图１－４所示。??（维护保养）?夕卜????呼??（自动化矿山计划）＾??（数据采集监控系统）统??Ｖ???Ｊ????／￣＼?ＩＩ??＇雷Ｕ，?通?ｆ?（ｒ?＼??（崎ｎ?＝５?５?（任維制系统）＾＝：??Ｕ?几载控制系统Ｊ?统?Ｌ?中心控制室?Ｊ?＾??＼Ｊ??图１－４?Ｓａｎｄｖｉｋ?Ａｕｔｏｍｉｎｅ系统结构图??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[2]农用轮式铰接车辆滑模轨迹跟踪控制算法[J]. 赵翾,杨珏,张文明,曾珺. 农业工程学报. 2015(10)
[3]基于多行为融合的移动机器人路径规划方法[J]. 马家辰,张琦,马立勇,谢玮. 北京理工大学学报. 2014(06)
[4]大侧倾角下UniTire稳态侧倾侧偏工况侧向力模型[J]. 郭孔辉,杨杰. 机械工程学报. 2014(08)
[5]基于ADAMS的甜菜收获机自动对行探测机构仿真[J]. 王申莹,胡志超,彭宝良,吴惠昌,顾峰玮,王海鸥. 农业机械学报. 2013(12)
[6]基于模糊控制的井下自主铲运机的安全导航[J]. 李晓梅,贾明涛,李宁,陈忠强. 矿冶工程. 2013(04)
[7]基于量子行为粒子群算法的微型飞行器三维路径规划[J]. 张航,刘梓溪. 中南大学学报(自然科学版). 2013(S2)
[8]基于模糊自适应纯追踪模型的农业机械路径跟踪方法[J]. 李逃昌,胡静涛,高雷,刘晓光,白晓平. 农业机械学报. 2013(01)
[9]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[10]基于ADAMS的玉米植株收获过程仿真[J]. 杜岳峰,毛恩荣,宋正河,朱忠祥,高建民. 农业机械学报. 2012(S1)
博士论文
[1]基于遗传算法的锅炉受热面系统智能优化设计研究[D]. 吴燕玲.浙江大学 2010
[2]分段仿射系统的控制器设计及预测控制方法研究[D]. 刘志林.哈尔滨工业大学 2007
[3]避障路径规划的算法研究[D]. 戴光明.华中科技大学 2004
[4]自主驾驶汽车智能控制系统[D]. 孙振平.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]70t矿用自卸车转向液压系统设计与仿真研究[D]. 柳琼璞.长安大学 2013
[2]基于dSPACE永磁无刷直流电机控制策略研究[D]. 呼明亮.浙江大学 2012
[3]电动车用三相无刷直流电机控制系统[D]. 李广志.大连理工大学 2010
[4]基于遥控地下铲运机的行驶智能控制策略研究[D]. 李伟为.电子科技大学 2009
[5]基于DSP的直流无刷电机控制系统研究[D]. 王若峰.哈尔滨工程大学 2008
[6]电液比例阀控缸位置控制系统的研究与应用[D]. 马晓宏.东华大学 2008
[7]非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究[D]. 唐述博.大连理工大学 2005
本文编号：2902578
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１地下矿用铰接车辆??
??图１－２为铰接车结构简图，铰接体的存在可以使前后车体实现最大４５°??左右的折腰角，这使得其转弯半径相对于同尺寸刚性车体的转弯半径大大减??小，也更能适应地下巷道狭窄的作业环境。铰接车因其具有高度的灵活性，??使其成为地下采矿、建筑及农业装备中的主力，而对铰接车辆自动化控制的??研宄也成为各个国家的研究重点。??議??＾?ｍｍ??图１－２地下矿用铰接车结构示意图??要实现地下矿用铰接车的无人驾驶，需要包括环境感知、信息融合、控??制、通信、等各个领域的技术支持。??（１）信息感知及融合技术??对于地下矿用车辆而言，要达到车辆自主性、适应性和交互性的目标，??就必须要获取车辆的状态信息及周围环境信息［１Ｇ］。环境感知传感器包括内部??传感器与外部传感器，内部传感器用来检测车辆的状态，外部传感器用来探??测车辆周围的环境。在地下，车辆不能用ＧＰＳ来获取车辆位置信息，本文中??在实车试验过程中采用的是基于超宽带（Ｕｌｔｒａ?Ｗｉｄｅ?Ｂａｎｄ
瑞典的山德维克公司（ＳａｎｄｖｉｋＴａｍｒｏｃｋ）在矿山设备自动化方面的研究??也一直处于领先地位。该公司推出的自动化矿山系统（Ａｕｔｏｍｉｎｅ）己在多座??矿山应用，其系统构成如图１－４所示。??（维护保养）?夕卜????呼??（自动化矿山计划）＾??（数据采集监控系统）统??Ｖ???Ｊ????／￣＼?ＩＩ??＇雷Ｕ，?通?ｆ?（ｒ?＼??（崎ｎ?＝５?５?（任維制系统）＾＝：??Ｕ?几载控制系统Ｊ?统?Ｌ?中心控制室?Ｊ?＾??＼Ｊ??图１－４?Ｓａｎｄｖｉｋ?Ａｕｔｏｍｉｎｅ系统结构图??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[2]农用轮式铰接车辆滑模轨迹跟踪控制算法[J]. 赵翾,杨珏,张文明,曾珺. 农业工程学报. 2015(10)
[3]基于多行为融合的移动机器人路径规划方法[J]. 马家辰,张琦,马立勇,谢玮. 北京理工大学学报. 2014(06)
[4]大侧倾角下UniTire稳态侧倾侧偏工况侧向力模型[J]. 郭孔辉,杨杰. 机械工程学报. 2014(08)
[5]基于ADAMS的甜菜收获机自动对行探测机构仿真[J]. 王申莹,胡志超,彭宝良,吴惠昌,顾峰玮,王海鸥. 农业机械学报. 2013(12)
[6]基于模糊控制的井下自主铲运机的安全导航[J]. 李晓梅,贾明涛,李宁,陈忠强. 矿冶工程. 2013(04)
[7]基于量子行为粒子群算法的微型飞行器三维路径规划[J]. 张航,刘梓溪. 中南大学学报(自然科学版). 2013(S2)
[8]基于模糊自适应纯追踪模型的农业机械路径跟踪方法[J]. 李逃昌,胡静涛,高雷,刘晓光,白晓平. 农业机械学报. 2013(01)
[9]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[10]基于ADAMS的玉米植株收获过程仿真[J]. 杜岳峰,毛恩荣,宋正河,朱忠祥,高建民. 农业机械学报. 2012(S1)
博士论文
[1]基于遗传算法的锅炉受热面系统智能优化设计研究[D]. 吴燕玲.浙江大学 2010
[2]分段仿射系统的控制器设计及预测控制方法研究[D]. 刘志林.哈尔滨工业大学 2007
[3]避障路径规划的算法研究[D]. 戴光明.华中科技大学 2004
[4]自主驾驶汽车智能控制系统[D]. 孙振平.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]70t矿用自卸车转向液压系统设计与仿真研究[D]. 柳琼璞.长安大学 2013
[2]基于dSPACE永磁无刷直流电机控制策略研究[D]. 呼明亮.浙江大学 2012
[3]电动车用三相无刷直流电机控制系统[D]. 李广志.大连理工大学 2010
[4]基于遥控地下铲运机的行驶智能控制策略研究[D]. 李伟为.电子科技大学 2009
[5]基于DSP的直流无刷电机控制系统研究[D]. 王若峰.哈尔滨工程大学 2008
[6]电液比例阀控缸位置控制系统的研究与应用[D]. 马晓宏.东华大学 2008
[7]非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究[D]. 唐述博.大连理工大学 2005
本文编号：2902578
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/2902578.html
