【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人驾驶车辆，特别涉及一种基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车tcs控制方法。
技术介绍
1、随着矿产资源需求持续增长，采矿力度逐渐加大，采矿设备数量激增。在此情形下，传统矿山作业需增加人力投入，但矿山作业环境时常伴有各种风险，如坍塌、有害气体和高温等。此外，驾驶员也容易在高强度工作中分心，进一步加大了矿山作业的安全隐患。为解决这些问题，无人矿车应运而生。它们能降低工作人员在危险环境中的风险，保障安全，并减少企业对人力资源的需求，从而降低成本。无人矿车可根据矿山需求进行智能路径规划和自动化运输，降低运输时间和能耗，提高采矿效率。其中，防滑控制成为制约无人矿车实际应用的关键问题。在面对陡坡、湿滑路面、松软路面等复杂路况时，如何有效防止车辆打滑、保持稳定性以及确保良好牵引力，减少失控风险，是无人矿车面临的核心挑战。
2、无人矿车在矿山作业时路面条件恶劣，作业环境复杂多变，极易出现低附着工况起步，因此tcs的控制算法要具有响应快速，抗干扰能力强等特性，从而保证车辆在矿区复杂环境下正常起步，减少危险发生。
3、然而，各类基于现代控制理论给出的方法虽然在理论上各有优势，如趋近律滑模控制，可使tcs控制系统在路面附着系数与矿车前后轴载荷变化的情况下也能有很高的鲁棒性与准确性，快速收敛，但实际工程部署并不容易，pid控制器的主导地位仍是绝无仅有的，tcs系统的工程应用仍然以pid为主。与此同时，常规的使用pid的tcs控制方法需要依据具体的路况与工况对控制参数进行人工调节，虽然能满足一定范围内的控制要求，但
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是要提供一种基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车tcs控制方法，能够防止矿车起步打滑失控，延长轮胎使用寿命，提高车辆安全性能的同时实现快速起步。
2、为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了一种基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车tcs控制方法，通过安装在车轮的轮速传感器与车辆惯性导航系统得到实时的轮速与车速，设计自抗扰adrc控制器，解算得到控制律，通过带宽法进行参数整定，调节输出的驱动力矩，具体步骤如下：
3、步骤s1：在矿车车轮轮毂位置设置轮速传感器，实时监测轮速；通过车辆惯性导航系统，实时获取车速；
4、步骤s2：通过滑转率定义，将滑转率控制目标转化为轮速控制目标；
5、步骤s3：设计自抗扰控制器；
6、步骤s31：设计线性扩张状态观测器，通过实时驱动力矩和轮速进行轮速和总扰动的估计；
7、步骤s32：设计线性状态误差反馈控制器，通过实时车速，轮速估计和总扰动估计计算控制律；
8、步骤s4：通过带宽法，对自抗扰控制器进行参数整定；
9、步骤s5：将解得的控制律作为驱动力矩信号传递给无人矿车的节气门控制单元，从而调整节气门开度，控制无人矿车起动时的牵引力。
10、所述轮速传感器齿圈部分安装在每个车轮的轮毂末端，探头部分固定在车架上，并完成前、后轮轮速的准确标定。
11、本申请的研究对象为四轮驱动的无人矿车，因此车辆模型简化为四分之一车辆模型。忽略空气阻力和滚动阻力，根据车轮受力分析，得到车辆动力学方程为：
12、
13、其中，t为驱动力矩，fx为地面驱动力，fz为驱动轮法向力，μ为地面附着系数，j为车轮转动惯量，m为1/4车辆质量；
14、滑转率λ定义为：
15、
16、上式中v,vω分别表示车速、车轮线速度，车速通过车辆惯性导航系统获取，车轮线速度通过轮速传感器获取；其中：
17、vω＝rω (3)
18、设定最优滑转率为λth＝0.06，对应的最大路面附着系数μmax＝0.2，滑动附着系数为0.135；给定最优滑转率为λth后，由式(2)有最优角速度ωth，将对滑转率的控制转化为对轮速的控制：
19、
20、对于角加速度，由(1)式得到：
21、
22、记将考虑成扰动项，记作f1(ω,w(t))，则(5)式化为：
23、
24、估计b＝b0，则式(6)化为：
25、
26、其中：f(ω,w(t))为总扰动。
27、设计线性扩张状态观测器leso如下：
28、
29、其中，分别为ω与f的观测值；[u y]t为联合输入，分别为t与ω；
30、设计线性状态误差反馈控制器lsef如下：
31、
32、
33、则：
34、
35、用带宽法对adrc控制中的参数进行整定，ωc为控制器带宽，在时间内收敛到目标值，取ωc＝100；β1＝2ωo，β2＝ωo2，ωo为观测器带宽，常定为ωc的3～5倍，这里取ωo＝5ωc；b0为的估计。
36、本专利技术的优越功效在于：使用基于自抗扰控制的tcs方法对矿用自卸车进行低附着路面起动阶段的防滑控制，综合了传统pid控制和鲁棒控制的优点。一方面解决传统pid控制的无人矿车tcs系统容易受到矿区复杂的路面环境扰动以及车辆内部参数摄动影响，控制效果不稳定的问题，控制系统的鲁棒性，准确性和快速性得到了很大的提高；另一方面，相比于各种现代控制理论基于模型的鲁棒控制方法具有更弱的模型依赖性，更加易于实施和维护，具有很高的工程可行性，泛化能力强；从而能够防止矿车起步打滑失控，延长轮胎使用寿命，提高车辆安全性能的同时实现快速起步。
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1.一种基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车TCS控制方法，其特征在于：通过安装在车轮的轮速传感器与车辆惯性导航系统得到实时的轮速与车速，设计自抗扰ADRC控制器，解算得到控制律，通过带宽法进行参数整定，调节输出的驱动力矩。
2.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车TCS控制方法，其特征在于：包括如下的步骤：
3.根据权利要求2所述的基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车TCS控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车TCS控制方法，其特征在于：所述步骤S4通过带宽法，对自抗扰控制器进行参数整定如下；
5.一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1所述方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。
7.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法
...【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车tcs控制方法，其特征在于：通过安装在车轮的轮速传感器与车辆惯性导航系统得到实时的轮速与车速，设计自抗扰adrc控制器，解算得到控制律，通过带宽法进行参数整定，调节输出的驱动力矩。
2.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车tcs控制方法，其特征在于：包括如下的步骤：
3.根据权利要求2所述的基于自抗扰控制的无人驾驶矿用自卸车tcs控制方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的基于自抗扰控制的无人驾驶矿...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴光强，姜舒怀，毛礼波，张栋，丛国庆，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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