地下铲运机跟踪轨迹推算模型研究.pdf

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1、第62卷第6期有色金属(矿山部分)2010年11月地下铲运机跟踪轨迹推算模型研究石峰，战凯，顾洪枢，冯孝华，郭鑫(北京矿冶研究总院，北京100070)摘要：路径跟踪是实现地下铲运机自动化作业的基本任务之一。本文对地下铲运机跟踪轨迹特性进行了研究，对轨迹参数进行了定义，推导出了轨迹偏差与车辆结构尺寸、转向角、转向角速率、车速、路径曲率的函数关系，建立了轨迹推算精确模型，为地下铲运机导航控制器的设计奠定了基础。关键词：地下铲运机；跟踪轨迹；推算；模型中图分类号：TD422．4文献标识码iA文章编号：1671—4172(2010)

2、06—0066—04AStudyonUndergroundLoaderTrackingTrackCalculationModelSHIFeng，ZHANKai，GUHongshu，FENGXiaohua，GUOXin(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beijing100070)Abstract：Trackingpathisoneofbasictaskforundergroundloaderauto-drive．Inthispaper，undergrou

3、ndloadertrackingtrackfeaturesarestudied，trackparametersaredefined，functionsarededucedamongtrackdeviationandthevehi—clestructuresize，steeringangle，steeringanglevelocity，vehiclespeed，pathcurvature．Trackcalculatingprecisemodelisbuilt．Thereforeareliablebasisislaidforun

4、dergroundloadernavigationcontrollerdesign．Keywords：undergroundloader；trackingtrack；calculation；model铲运机时刮蹭巷道壁也时有发生。0引言由于井下巷道断面不规则，巷道壁凹凸不平，使随着地下矿开采深度增加，采矿条件越来越恶得沿墙行走导航方式受到一定程度的限制。另外，劣，对人的安全威胁也越来越大，遥控采矿、自动化井下巷道内经常会沿巷道壁放置通风机、电气开关矿山开采技术应运而生J。地下铲运机是地下无柜等设施，形成局部障碍，使得地下铲运

5、机并不总是轨采矿的关键设备，实现地下铲运机在井下巷道内等距离地沿墙行走，因此，在地下巷道环境下，有必无人操纵、自主行驶，可使操作工人远离井下恶劣、要事先规划出目标路径，并采用相对定位与绝对定危险的工作环境，保护铲运机司机人身安全，提高采位相结合的方法，来确定铲运机相对于目标路径的矿作业效率，降低采矿成本。偏差，通过导航控制器的控制作用，使地下铲运机自路径跟踪是实现地下铲运机自动化作业的基本主跟踪目标路径。任务之一_3J，路径跟踪与控制的目标是使得车辆以因此有必要对地下铲运机路径跟踪轨迹特性进尽可能小的误差跟踪目标路径。地下铲

6、运机为了适行深入研究，找出地下铲运机跟踪轨迹偏差之间的相互影响规律，以及跟踪轨迹偏差与车辆运行状态应井下低矮、狭窄、多弯的巷道环境，将车身设计成参数之间相互影响规律，这是实现轨迹推算控制的低矮、细长、铰接式车体结构。例如地下4立方铲运基础。机的长度一般为9．6米，宽度2．5米，高2．3米，铲运机车身两侧外廓与巷道壁的距离一般仅为1米左1铲运机轨迹曲线和轨迹参数定义右，这么长的车体要在狭窄、多弯的巷道内行驶，其铲运机轨迹曲线和轨迹参数定义见图1。以巷难度是可想而知的，即使是熟练的铲运机司机，驾驶道内路面为坐标平面建立x—Y坐标

7、系，选取铲运基金项目：国家“十一五”科技支撑计划支持项目(2006BAB11B02)机前方驱动桥的中点为铲运机的定位参考点，以该作者简介：石峰(1961一)，男，教授级高级工程师，流体传动专业，主点在x—Y坐标平面上的投影点P来代表铲运机的要从事地下无轨采矿设备开发研究。位置，取该点作为定位参考点的好处是，当铲运机跟第6期石峰等：地下铲运机跟踪轨迹推算模型研究67踪过程中，铲运机在该点的速度方向与前面车体纵目标路径上P点投影车速为，投影车速与轨向轴线方向一致，方便定位计算。以P点的速度方迹曲线A相切。向(轨迹切线方向)作为车

8、辆的参考方向，其与x轴2轨迹推算模型分析正方向所成的夹角定义为铲运机的航向角，取从x轴逆时针旋转形成的航向角为正，反之为负。P2．1投影车速与铲运机车速的关系分析点的运动轨迹即为铲运机的跟踪轨迹；预先规划好轨迹参数几何关系图见图2。铲运机定位点P的理想的P点运动轨迹作为铲运机的目标路径，要