一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统及具有其的电车技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统及具有其的电车，基于多轴无轨电车循迹跟踪系统包括车轮驱动装置、信息采集装置和计算机控制器，每一车轮驱动装置驱动连接一车轮，信息采集装置设于车辆上，用于采集各车轴状态信息和实际轮速；计算机控制器连接信息采集装置，并用于根据车轴状态信息、预期路径和预设车轴轮速获得与各车轴相对应的车轮的期望轮速，再根据期望轮速、实际轮速和车辆控制指令调整输送给车轮驱动装置的驱动信号，以使各车轮的实际轮速达到期望轮速。本发明专利技术可以使各车轮的实际轮速达到期望轮速，及时准确地纠正车辆的偏移，使电车平稳地行驶，并且使得每轴电车都能较好地跟踪轨迹而不受或少受前后车轴的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统及具有其的电车
本专利技术涉及电动汽车
，特别是涉及一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统及具有其的电车。
技术介绍
自上世纪70年代起，伴随着智能技术的迅速发展，无人驾驶汽车在世界各国受到重视，也逐步取得了突破性进展。汽车智能化已经在汽车辅助驾驶和交通安全领域起到了越来越重要的作用。公共交通现在已经成为城市交通最重要的一部分，其中地铁作为快速、便捷的交通工具而受到各大城市的欢迎。而地铁由于修建成本高、工期长等原因只在大城市中普及，中小城市以及大城市的偏远郊区则无力修建。解决城市的快速而大运量的公共交通将会大大提升城市的运行效率和经济效益。因此多轴无轨电车的研究便应运而生。同时，电车作为绿色无污染的新能源汽车，将是未来汽车的发展方向。作为新型汽车，无轨电车可以在普通道路上沿固定轨迹行驶，但是如何实现多轴无轨车的循迹跟踪仍然是技术上的最大难点。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统，所述多轴无轨电车包括至少三节车轮组件，每一节车轮组件包括车轴以及所述车轴两端的车轮，所述基于多轴无轨电车循迹跟踪系统包括车轮驱动装置、信息采集装置和计算机控制器，其中：每一所述车轮驱动装置驱动连接一所述车轮，所述信息采集装置设于车辆上，用于采集各车轴状态信息和实际轮速；所述计算机控制器连接所述信息采集装置，并用于根据所述车轴状态信息、预期路径和预设车轴轮速获得与各所述车轴相对应的车轮的期望轮速，再根据所述期望轮速和所述实际轮速调整输送给所述车轮驱动装置的驱动信号，以使各所述车轮的实际轮速达到期望轮速。进一步地，相邻的两所述车轮组件中的所述车轴通过铰接杆连接，所述信息采集装置还用于采集每一所述车轴与该车轴连接的铰接杆之间的夹角，所述计算机控制器还用于根据其中一所述车轮组件的预设车轴轮速以及该车轮组件中的车轴与其连接的铰接杆之间的夹角，获得其它所述车轮组件的车轴期望轮速。进一步地，所述计算机控制器包括计算模块、修正模块和控制模块，其中：所述计算模块用于根据所述车轴状态信息、预期路径和预设车轴轮速获得相应的车轮的期望轮速；所述修正模块用于根据所述预期路径与车辆的角度偏差和/或距离偏差对所述期望轮速进行修正；所述控制模块用于根据修正后的所述期望轮速和所述实际轮速信息调整输送给所述车轮驱动装置的驱动信号，以使车轮的实际轮速达到期望轮速。进一步地，所述控制模块包括速度比例关系判断子模块和速度比例控制子模块，其中：所述速度比例关系判断子模块用于接收所述信息采集装置输入的实际轮速信息以及所述修正模块修正后的所述期望轮速并比较，若每一所述车轮组件中左轮和右轮的实际轮速满足其修正后的所述期望轮速的比例关系时，则左轮的当前比较轮速和右轮的当前比较轮速分别设定为其对应的修正后的所述期望轮速，并输出加速控制指令或电制动减速控制指令；否则，由所述速度比例控制子模块根据实际轮速与修正后的所述期望轮速来计算和控制当前应达到的速度比例，并输出加速控制指令或电制动减速控制指令。进一步地，所述控制模块还包括PID电压驱动子模块，所述PID电压驱动子模块用于接收到所述速度比例关系判断子模块或速度比例控制子模块给出的加速控制指令或电制动减速控制指令，如果是加速，则根据车轮的期望轮速和实际轮速，获得输送给所述车轮驱动装置中的电压控制器的电压信号，如果是电制动，则将所述电压控制器输出的电压信号设为0。进一步地，所述PID电压驱动子模块根据车轮的期望轮速和实际轮速，获得输送给所述车轮驱动装置的电压信号u公式如下：其中，e(k)为期望轮速和实际轮速的差值，kp为比例系数，ki为积分系数。进一步地，所述速度比例控制子模块根据所述实际轮速与修正后的所述期望轮速，计算左轮的当前比较轮速vlc和右轮的当前比较轮速vrc，分别为：当vl>vlt/vrt·vr时，vlc＝vlt/vrt·vr，vrc＝vrt；当vr>vrt/vlt·vl时，vlc＝vlt，vrc＝vrt/vlt·vl，vlt为修正后的左轮期望轮速，vrt为修正后的右轮期望轮速，vl为左轮的实际轮速，vr为右轮的实际轮速。进一步地，所述基于多轴无轨电车循迹跟踪系统还包括继电器，所述继电器连接在所述速度比例控制子模块与所述电机控制器之间，用于接收所述速度比例控制子模块发出的高低电平信号，以控制所述电机控制器中的正转和反转档位。进一步地，所述信息采集装置包括导航子模块和轮速检测子模块，其中：所述导航子模块设在所述车辆上，用于检测各所述车轴状态信息并输入到所述计算机控制器；所述轮速检测子模块设在所述车轮驱动装置上，用于检测车轮的实际轮速并输入到所述计算机控制器。本专利技术还提供一种电车，所述电车包括如上所述的基于多轴无轨电车循迹跟踪系统。应用本专利技术提供的技术方案后，通过信息采集装置采集各车轴状态信息和实际轮速，并通过计算机控制器根据车轴状态信息、预期路径和预设车轴轮速获得与各车轴相对应的车轮的期望轮速，再根据期望轮速、实际轮速和车辆控制指令调整输送给车轮驱动装置的驱动信号，以使各所述车轮的实际轮速达到期望轮速，及时准确地纠正车辆的偏移，使电车平稳地行驶，并且使得每轴电车都能较好地跟踪轨迹而不受或少受前后车轴的影响，进而解决了在无轨情况下多轴独立车辆的横向控制，为多轴车辆的行驶提供了技术支撑。附图说明图1为本专利技术所应用的多轴无轨电车中各车轴的轮速关系示意图；图2为图1中的一车轮组件与预期路径之间的关系示意图；图3为本专利技术一优选实施方式的基于多轴无轨电车循迹跟踪系统的原理示意图；图4为图3中计算机控制器的原理示意图；图5为图4中控制模块的原理示意图。附图标记：A车轴A0车轴的中点B1右轮B2左轮C铰接杆1车轮驱动装置2信息采集装置3计算机控制器31计算模块32修正模块33控制模块331速度比例关系判断子模块332速度比例控制子模块333PID电压驱动子模块4继电器具体实施方式在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术中，以车辆的前进方向为参照方向，车辆的前进方向的左侧为下文中的“左”，车辆的前进方向的右侧为下文中的“右”。如图1和图2所示，本实施方式所提供的基于多轴无轨电车循迹跟踪系统中的多轴无轨电车的车身较长，且由多节车轮组件组成，其具体包括至少三节车轮组件，每一节车轮组件包括车轴A以及车轴A两端的车轮(右轮B1和左轮B2)，相邻的两车轮组件中的车轴A通过铰接杆C连接。图1和图2中的多轴无轨电车是由三节两轮车轮组件组合在一起的，每一节的车轮组件中的右轮B1和左轮B2均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统，所述多轴无轨电车包括至少三节车轮组件，每一节车轮组件包括车轴(A)以及所述车轴(A)两端的车轮，其特征在于，所述基于多轴无轨电车循迹跟踪系统包括车轮驱动装置(1)、信息采集装置(2)和计算机控制器(3)，其中：每一所述车轮驱动装置(1)驱动连接一所述车轮，所述信息采集装置(2)设于车辆上，用于采集各车轴状态信息和实际轮速；所述计算机控制器(3)连接所述信息采集装置(2)，并用于根据所述车轴状态信息、预期路径和预设车轴(A)轮速获得与各所述车轴(A)相对应的车轮的期望轮速，再根据所述期望轮速和所述实际轮速调整输送给所述车轮驱动装置(1)的驱动信号，以使各所述车轮的实际轮速达到期望轮速。

【技术特征摘要】
1.一种基于多轴无轨电车循迹跟踪系统，所述多轴无轨电车包括至少三节车轮组件，每一节车轮组件包括车轴(A)以及所述车轴(A)两端的车轮，其特征在于，所述基于多轴无轨电车循迹跟踪系统包括车轮驱动装置(1)、信息采集装置(2)和计算机控制器(3)，其中：每一所述车轮驱动装置(1)驱动连接一所述车轮，所述信息采集装置(2)设于车辆上，用于采集各车轴状态信息和实际轮速；所述计算机控制器(3)连接所述信息采集装置(2)，并用于根据所述车轴状态信息、预期路径和预设车轴(A)轮速获得与各所述车轴(A)相对应的车轮的期望轮速，再根据所述期望轮速和所述实际轮速调整输送给所述车轮驱动装置(1)的驱动信号，以使各所述车轮的实际轮速达到期望轮速。2.如权利要求1所述的基于多轴无轨电车循迹跟踪系统，其特征在于，相邻的两所述车轮组件中的所述车轴(A)通过铰接杆(C)连接，所述信息采集装置(2)还用于采集每一所述车轴(A)与该车轴(A)连接的铰接杆(C)之间的夹角，所述计算机控制器(3)还用于根据其中一所述车轮组件的预设车轴(A)轮速以及该车轮组件中的车轴(A)与其连接的铰接杆(C)之间的夹角，获得其它所述车轮组件的车轴(A)的期望轮速。3.如权利要求1或2所述的基于多轴无轨电车循迹跟踪系统，其特征在于，所述计算机控制器(3)包括计算模块(31)、修正模块(32)和控制模块(33)，其中：所述计算模块(31)用于根据所述车轴状态信息、预期路径和预设车轴(A)轮速获得相应的车轮的期望轮速；所述修正模块(32)用于根据所述预期路径与车辆的角度偏差和/或距离偏差对所述期望轮速进行修正；所述控制模块(33)用于根据修正后的所述期望轮速和所述实际轮速信息调整输送给所述车轮驱动装置(1)的驱动信号，以使车轮的实际轮速达到期望轮速。4.如权利要求3所述的基于多轴无轨电车循迹跟踪系统，其特征在于，所述控制模块(33)包括速度比例关系判断子模块(331)和速度比例控制子模块(332)，其中：所述速度比例关系判断子模块(331)用于接收所述信息采集装置(2)输入的实际轮速信息以及所述修正模块(32)修正后的所述期望轮速并比较，若每一所述车轮组件中左轮和右轮的实际轮速满足其修正后的所述期望轮速的比例关系时，则左轮的当前比较轮速和右轮的当前比较轮速分别设定为其对应的修正后的所述期望轮速，并输出加速控制指令或电制动减速控制指令；否则，由所述速度比例控制子模块(332)根据实际轮速与修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德兆，张松松，高建伟，
申请(专利权)人：北京智行者科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11