基于改进模糊PID算法的智能铲运机自主行驶控制方法.pdf

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1、第67卷第5期有色金属(矿山部分)2O15年9月doi：10．3969／j．issn．1671—4172．2015．05．015基于改进模糊PID算法的智能铲运机自主行驶控制方法龙智卓，战凯，顾洪枢，石峰，郭鑫，冯孝华(北京矿冶研究总院，北京100160)摘要：针对智能铲运机在井下环境中的自主行驶问题，在现有基础的多变量PID算法和传统的模糊PID算法基础上，设计了改进模糊PID算法。改进模糊PID算法引入权重协调航向角控制器和横向偏差控制器对输出转向角的影响。建立铲运机自主行驶的SIMULINK仿真模型。

2、仿真结果表明，改进模糊PID算法在响应时间、超调量以及稳态误差等方面相比于多变量PID算法有较大优势。关键词：智能铲运机；自主行驶；改进模糊PID算法中图分类号：TD422．4文献标志码：A文章编号：1671—4172(2015)05—0076—05Thecontrolmethodbasedonimproved{uzzy-PIDalgorithmfortheautonomousdrivingofintelligentLHDI()NGZhizhuo，ZHANKai，GUHongshu，SHIFeng，GUOX

3、in，FENGXiaohua(BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy，Beijing100160，China)Abstract：AimingattheautonomousdrivingproblemofintelligentLoad—Haul—Dump(IHD)intheundergroundenvironment，animprovedfuzzy-PIDalgorithmisproposedbasedonthealgorithmofmulti—v

4、ariablePIDandfuzzy—PID．ThisalgorithmintroducesaweightcoefficienttOcoordinatetheeffectsonsteeringanglethatcomesfromtheoutcomeofpathangleandlateraldeviation．ThispaperbuildsaS1MULINKmodelofautonomousdrivingthatdependsonthemathematicalmodelofLHD．Fheresultsofsi

5、mulationprovethattheimprovedfuzzy-PIDalgorithmhastheadvantagesoffastresponse，smallovershootandsteady—stateerrorcomparedwiththetraditionalmultivariablePIDandfuzzy—PIDalgorithm．Keywords：intelligentLHD；autonomousdriving；improvedfuzzy—PIDalgorithm铲运机作为一种地下采矿的运

6、输设备，目前在巷道侧壁平行，即保持航向角偏差一0，因此需要国内外矿山中有广泛的应用。当前对铲运机的智能对航向角进行控制。而保持安全距离就是跟巷道侧化、自动化的研究是当前铲运机的主流研究方向。壁保持一定的距离，即保持横向位置偏差。这里在此背景下，国家高技术研究发展计划(863计划)设行驶速度在巷道中恒定，对转向角a的控制来实项目“地下智能铲运机”应运而生。本文主要研究的现这两个目标(航向角偏差和横向位置偏差)在一定是智能铲运机的自主行驶控制算法，旨在解决铲运范围内u一41。机在井下自主行驶问题。1智能铲运机自

7、主行驶控制策略铲运机自主行驶过程中，目标路径是巷道中心线，铲运机保持一定的安全角度和一定的安全距离。从图1中可以看出，使铲运机保持安全角度就是跟图1铲运机行驶轨迹偏差图Fig．1TrajectorydeviationofLHD基金项目：国家高技术研究发展规划(863计划)项目(2011AA060403)作者简介：龙智卓(1989一)，男，助理工程师，机械设计及理论专业，主要研究方向为矿山机械、脱水设备及工程车辆。第5期龙智卓等：基于改进模糊PID算法的智能铲运机自主行驶控制方法2模糊PID控制方法3改进模糊

8、PID控制方法在设计铲运机的控制系统时，由于铲运机是一但是由于航向角偏差、航向角偏差变化率与横个具有时变性、非线性和不确定性的被控对象，多变向位置偏差、偏差变化率随着铲运机的运动对转向量PID控制器的三个系数固定难以取得较好的控角控制的影响程度不一，所以对基本的模糊自适应制效果。因此PID控制器的系数应该在不同的工PID进行改进。设计了一种权重输出器，给横向偏况下相应变化。设计PID控制器具有系数自适应差的模糊P