地下无轨车辆自主导航控制器的研究.pdf

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1、第19卷第4期矿冶Vo1．19，No．42010年12月MINING＆METALLURGYDecember20l0文章编号：1005—7854(2010)04—0079—06地下无轨车辆自主导航控制器的研究石峰，顾洪枢，战凯，周俊武，李建国，冯孝华，郭鑫(北京矿冶研究总院，北京100044)摘要：本文对地下无轨车辆自主导航控制器进行了研究，设计出了PID多偏差导航控制器和模糊控制导航控制器，并对这两种导航控制器进行了分析比较，针对PID多偏差导航控制器给出了导航控制算法，该导航控制算法融合了绝对定位与相对定位的优点，能够满足地下无轨车辆的导航控制要求。关键词：地下；车辆；自

2、主导航；算法中图分类号：文献标识码：ARESEARCHOFTHEAUT0N0MOUSNAVIGATIONCONTROLLER0FUNDERGROUNDVEHICLESSHIFeng，GUHong—shu，ZHANKai，ZHOUJun—WU，LIJian—guo，FENGXiao·hua，GUOXin(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beijing100044)ABSTRACT：Thispaperexaminestheautonomousnavigationcontrollerofundergroun

3、dvehicles，PIDmulti—er-rorsnavigationcontrollerandfuzzynavigationcontrolleraredesigned，andtwonavigationcontrollersareanalyzedandcompared，andthenavigationcontrolalgorithmisgivenforthePIDmulti—errorsnavigationcontroller，thenavigationcontrolalgorithmhastheadvantagesoftheabsolutepositioningandr

4、elativepositioning，itcanmeetthenavigationcontrolrequirementsofundergroundvehicles．KEYWORDS：underground；vehicle；autonomousnavigation；algorithm随着地下矿开采深度增加，采矿条件越来越恶制器设计，实现地下无轨车辆的自主导航控制。劣，对人的安全威胁也越来越大，遥控采矿、自动化由地下无轨车辆跟踪轨迹推算模型研究可知，矿山开采技术应运而生。。地下无轨车辆自动路其跟踪轨迹偏差与车辆结构尺寸、转向角、转向角速径跟踪是实现其自动化作业的基本任务之一，路

5、径率、车速、路径曲率等参数有关，决定无轨车辆轨迹跟踪与控制的目标是使得车辆以尽可能小的误差来的最重要控制输入变量为转向角和转向角的变化跟踪目标路径。地下无轨车辆为了适应井下狭率，在一定车速下对转向角和转向角变化率的控制窄、受限制的巷道环境，将车身设计成低矮、细长，中即是对车辆轨迹的控制。而对转向角和转向角变化央铰接，双向行驶的车体结构，这使得地下无轨车辆率的控制依据，应该包含无轨车辆当前的横向位置的路径跟踪特性和轨迹特性不同于普通车辆，对导偏差、航向角偏差、航向角变化率偏差、车速及车体航控制的性能有更高的要求。因此，有必要深入研结构参数，由这些变量按照一定规律组合在一起，来

6、究地下无轨车辆的自主导航方法，及其自主导航控决定车辆转向角的控制规律，形成地下无轨车辆的导航控制作用。收稿日期：2010—05—18基金项目：国家“十一五”科技支撑计划支持项目1自主导航控制器的总体设计(2006BAB11B04)作者简介：石峰，教授级高级工程师，主要从事地下无轨采矿设1．1绝对定位和相对定位相结合的导航控制备开发研究。由于井下巷道断面不规则，巷道壁凹凸不平，使矿冶得地下无轨车辆轨迹的偏差测量和计算难度很大，即使无轨车辆理想地沿规划目标路径行驶，测量到的无轨车辆到巷道壁的距离、航向角数据仍然剧烈变化，所以测量到的这些数据并不能真实地反映无轨车辆定位参考点到规

7、划路径的距离和航向角偏差情况，使得导航控制陷于困境。另外，井下巷道内经常会沿巷道壁放置通风机、电气开关柜等设施，形成局部障碍，使得地下无轨车图1地下无轨车辆定位导航系统示意图辆定位参考点并不：是等距离地沿墙行走，达也加Fig．1Undergroundvehiclespositioning大了导航控制难度。navigationsystemdiagram因此在地下巷道环境下，对地下无轨车辆进行情况下，实现导航控制。由于相对定位推算过程是绝对定位的同时(直接测量计算出无轨车辆位置和一个累加过程，下一个位置是从上一个位置推