【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防碰撞算法设计方法，尤其是涉及一种基于倾角传感器的斗轮机防碰撞算法设计方法。
技术介绍
1、斗轮机作为一类大型散料连续运输设备，在露天矿储料场、火力发电厂和大型港口码头等散料存储运输场所具有广泛的应用前景。随着国家对环保的重视，部分场所的料堆已经安装罩棚，防止粉尘污染环境。但是，罩棚的安装限制了斗轮机的运动空间，需要设计方法预防斗轮机与罩棚发生碰撞。斗轮机的防碰撞功能对生产安全具有重要的意义。
2、现有的防碰撞算法大都针对车辆和机械臂设计。如申请号为cn202311246857.7的中国专利申请中公开的车辆防碰撞方法和申请号为cn202311183747.0的中国专利申请公开的多机械臂作业防碰撞方法都无法直接应用于斗轮机。申请号为cn2023 1 1234919.2的中国专利申请公开的斗轮堆取料机防碰撞方法和系统，利用图像信息检测斗轮机与碰撞风险对象的距离，实现预防碰撞的功能。但是，在矿物粉尘场景，摄像头容易受污染和干扰，难以保证可靠性，且对设备的算力要求较高。此外，还有学者设计了基于无线信号定位技术的防碰撞技术，但是难以应用于铁矿石料堆、钢架罩棚等场所。因此，现有的斗轮机防碰撞算法难以适应粉尘多、电磁干扰强等场景，算力要求较高，存在较大的改进空间。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是基于倾角传感器提供一种能够抗粉尘、抗电磁干扰和低算力需求的斗轮机防碰撞算法的设计方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于倾
3、步骤(1)：取罩棚长度方向为x轴，罩棚宽度方向为y轴，罩棚高度方向为z轴，使用椭圆函数描述罩棚横截面边界线：
4、
5、其中，(xp，yp)表示罩棚横截面边界曲线坐标，表示罩棚宽度ak的一半，b表示罩棚高度；
6、步骤(2)：通过角度传感器检测当前时刻斗轮机在x轴方向的角度θx和角速度ωx，通过角度传感器检测当前时刻斗轮机在y轴方向的角度θy和角速度ωy；
7、步骤(3)：计算斗轮机末端的坐标信息(xd，yd)，其中，xd＝lcos(θx)，yd＝lcos(θy)，l是斗轮机悬臂长度；
8、步骤(4)：设计自适应预警距离：
9、
10、其中，r表示预警距离，r0表示最小的预警距离，r1表示基于运动速度的最大附加预警距离，对应斗轮机运动速度越快，要求的预警距离越大，表示斗轮机x轴方向角速度的上限，表示斗轮机y轴方向角速度的上限；
11、步骤(5)：以斗轮机末端为原点，自适应预警距离为半径，设置圆形安全边界函数；
12、步骤(6)：将斗轮机与罩棚的碰撞预警问题转化为罩棚边界函数和安全边界函数的实数交点存在性问题；
13、步骤(7)：如果罩棚边界函数和安全边界函数存在实数交点，则发出碰撞预警，斗轮机停止运动，否则，不发出碰撞预警，执行步骤(8)；
14、步骤(8)：根据斗轮机末端运行速度和自适应预警距离动态调整倾角传感器下一次采样检测的时间间隔，并返回步骤(2)，继续进行碰撞检测。
15、与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过倾角传感器计算斗轮机末端的位置，适用于粉尘多和电磁干扰强的场所，同时，本专利技术的防碰撞算法无需图像处理和反复迭代，算力要求较低，适用于可编程逻辑控制器等低算力设备，且传感器采样时间间隔动态可调，节约通信资源，因此，通过本专利技术的设计方法得到的防碰撞算法具备更加广泛的适用场所和适用设备。
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1.一种斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，使用椭圆函数来近似拟合散料罩棚的边界函数。
3.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(2)和步骤(3)中，使用倾角传感器来定位斗轮机末端的位置，具有抗粉尘和电磁干扰的优点。
4.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，基于斗轮机末端的运动速度，自适应智能调节防碰撞预警距离。
5.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，分别建立罩棚安全边界函数和斗轮机末端防碰撞安全边界函数。
6.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)～步骤(11)中，将斗轮机与罩棚的碰撞预警问题转化为罩棚边界函数和安全边界函数是否存在交点的问题。
7.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)～步骤(11)中，将罩棚边界函数和安全边界函数是否存在交点
8.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)～步骤(11)中，根据罩棚边界函数和安全边界函数的特性，不需要对不等式组进行判断，而只需要计算出最终解，再判断解是否为实数即可，大大简化了步骤。
9.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)～步骤(11)中，根据本专利防碰撞算法的需求，不仅需要判断一元四次方程的实数根存在性，还需要判断对应y轴坐标点是否为实数。
10.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(14)中，不同于传统的固定采样间隔，根据斗轮机末端运行速度和自适应预警距离动态调整倾角传感器下一次采样检测的时间间隔，可以节约通信资源。
...【技术特征摘要】
1.一种斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，使用椭圆函数来近似拟合散料罩棚的边界函数。
3.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(2)和步骤(3)中，使用倾角传感器来定位斗轮机末端的位置，具有抗粉尘和电磁干扰的优点。
4.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，基于斗轮机末端的运动速度，自适应智能调节防碰撞预警距离。
5.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，分别建立罩棚安全边界函数和斗轮机末端防碰撞安全边界函数。
6.根据权利要求1所述的斗轮机防碰撞算法设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)～步骤(11)中，将斗轮机与罩棚的碰撞预警问题转化为罩棚边界函数和安全边界函数是否存在交点的问题。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟巍，王金浩，陈铮，周锋正，陈晓霞，何杭峰，李善志，
申请(专利权)人：国能浙江北仑第三发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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