【技术实现步骤摘要】
一种无人矿卡转向安全控制系统及方法
[0001]本专利技术属于采矿机械转向安全控制领域,具体涉及一种无人矿卡转向安全控制系统及方法。
技术介绍
[0002]随着无人驾驶技术不断的发展,采矿机械领域越来越多地开始采用无人驾驶技术的矿石运输车辆,既可以有效地减少人力成本,也可以提高矿区作业生产效率。由于矿山路况复杂、条件恶劣,加上商业化应用落地的迫切需求,矿山无人驾驶对线控转向控制及检测安全性要求越来越高,特别对转向失效判定的及时性、准确性及处理的合理性、有效性要求越来越高,一般的无人驾驶转向安全控制策略很难适应商业化应用的需要,因此需要设计一种可靠的无人矿卡转向安全控制系统。
[0003]在授权公告号为CN110654456B的中国专利技术专利中,公开了一种无人驾驶商用车循环球式转向安全冗余系统,包括:无人驾驶控制器;EPS控制器,电气连接至所述无人驾驶控制器;第一油泵装置,连接至储油罐,包括第一驱动装置其相连的第一油泵;第二油泵装置,连接至储油罐,包括第二驱动装置及其相连的第二油泵;二位三通电控电磁阀,电气连接至所述EPS控制器;电机转向装置,包括第一电机转向装置与第二电机转向装置,分别电气连接至EPS控制器及无人驾驶控制器,提供转向力矩;动力执行机构,包括循环球转向器及执行机构。通过从液压动力源、转向力矩输出、转向控制器三个方面增加安全冗余度,为无人驾驶商用车辆的转向安全提供了有力的保障。该无人驾驶商用车循环球式转向安全冗余系统,主要应用在小型轿车上,在大型的矿石运输车辆增加转向冗余系统,改造困难、成本高, ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于,包括:数据采集模块,用于采集转向系统状态信息、轮转角传感器信息和横向控制信息,并发送至转向失效判定模块;转向失效判定模块,用于基于接收到的转向系统状态信息、轮转角传感器信息和横向控制信息,分别生成对应的转向系统故障处理策略、轮转角传感器故障处理策略和横向误差故障处理策略,并基于各处理策略给出转向失效等级及对应的转向失效量化值;其中,所述转向失效等级和对应的转向失效量化值随着时间的变化进行动态变化,且所述转向失效等级只升不降且限制转向失效量化值的变化;转向失效控制模块,用于根据转向失效判定模块输出的转向失效量化值,生成对应的制动策略,并给出最终的电制动及液压制动百分比,用于控制无人矿卡的制动执行机构。2.根据权利要求1所述的一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于:所述转向失效判定模块包括:数据处理单元,用于根据所述转向系统状态信息判断转向系统故障等级,确定转向系统故障处理策略,还用于根据所述轮转角传感器信息判断传感器故障等级,确定轮转角传感器故障处理策略,还用于根据所述横向控制信息判断横向误差故障等级,确定横向误差故障处理策略;决策输出单元,用于将所述数据处理单元输出的处理策略,滤波处理后带入决策输出算法器中,最终给出转向失效等级及相应的转向失效量化值,每个转向失效等级对应不同范围的转向失效量化值。3.根据权利要求2所述的一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于:所述转向系统故障等级、传感器故障等级、横向误差故障等级均包括:警示、轻微故障、一般故障、严重故障;当故障等级为警示时,对应的处理策略为限速;当故障等级为轻微故障时,对应的处理策略为降速;当故障等级为一般故障时,对应的处理策略为缓停;当故障等级为严重故障时,对应的处理策略为急停。4.根据权利要求1所述的一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于,所述转向失效控制模块包括:故障处理单元,用于根据转向失效判定模块输出的转向失效量化值,执行不同的制动策略,并给出最终的电制动及液压制动百分比;所述制动策略包括:当0<E≤E1时,仅为部分电制动输出,电制动百分比输出为:Teb=a1*E%,0<Teb≤t1,液压制动输出百分比为0,其中,E为转向失效量化值,E1为仅执行电制动时E的上限值,Teb为电制动百分比,a1为经验系数,t1为仅执行电制动输出时Teb的上限值;当E1<E≤E2时,为全电制动输出,电制动百分比输出为:Teb=100%,液压制动输出百分比为0,其中,E2为执行全电制动时E的上限值;当E2<E≤E3时,为全电制动和部分液压制动输出,电制动百分比输出为:Teb=100%,液压制动输出百分比为T
hb
=b1*(E
‑
E2)%,0<T
hb
≤t2,其中,E3为执行全电制动和部分液压制动输出时E的上限值,T
hb
为液压制动输出百分比,b1为经验系数,t2为执行全电制动和部分液压制动输出时T
hb
的上限值;
当E3<E≤100时,为全电制动和全液压制动输出,电制动百分比输出为:Teb=100%,液压制动输出百分比为T
hb
=100%,0<E1<E2<E3<100;采用制动控制仿人控制策略,结合车速、载重、故障等级对电制动百分比T
eb
及液压制动百分比T
hb
进行二次处理,获得最终的电制动及液压制动百分比,并发送至无人矿卡的电制动执行单元与液压制动执行单元。5.根据权利要求4所述的一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于:所述故障处理单元,还用于根据所述数据处理单元接收到的横向控制信息中的车辆速度、车辆外接圆半径,车辆空载质量、车辆装载时总质量,以及转向失效判定系统输出的转向失效量化值,得出车辆故障保护圈半径,所述车辆故障保护圈半径的计算公式为:其中,R
pr
为保护圈半径为保护圈半径,V为车辆速度,R为车辆外接圆半径,M为车辆空载质量,M
r
为车辆装载时总质量,m和n均为车辆速度系数,S
max
为最大刹车距离,k为最大刹车距离系数,E为转向失效量化值。6.根据权利要求5所述的一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于:所述无人矿卡转向安全控制系统还包括机群中心,分别与所述数据采集模块和转向失效控制模块相连;所述转向失效控制模块根据转向失效量化值及车速动态划定出故障车辆保护圈,并实时将故障车辆保护圈及位置信息上传到机群中心;所述机群中心同步将故障车辆保护圈大小及位置标记入地图,并基于故障车辆保护圈大小及位置修改车辆原始的任务路径生成的新的任务路径,同时规划出车辆在地图不同点的最高限速,最终将各车辆新的任务路径、车辆在地图不同点的最高限速及其自身的状态信息发送给编队中对应的无人矿卡的数据采集模块。7.根据权利要求1或4所述的一种无人矿卡转向安全控制系统,其特征在于:所述转向失效控制模块包括:故障报警单元,用于根据所述转向失效判定模块输出的转向失效等级,通过模式灯不同颜色及不同周期的变化向周围发出警示。8.一种无人矿卡转向安全控制系方法,其特征在于,包括:利用数据采集模块采集转向系统状态信...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯仰彬,任良才,赵斌,
申请(专利权)人:江苏徐工工程机械研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:
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