金属矿山 ›› 2024, Vol. 53 ›› Issue (01): 139-148.
江 松1,2,3 武露云1 付信凯4 顾清华1 洪 勇1 章 赛1 卢才武1
JIANG Song1,2,3 WU Luyun1 FU Xinkai4 GU Qinghua1 HONG Yong1 ZHANG Sai1 LU Caiwu1 #br#
摘要: 无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中 的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微 分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。 通过建立 考虑轮胎侧偏特性的 2 自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机 模型,得到车辆的驱动制动输出。 利用 Carsim 和 Matlab / Simulink 搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道 工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。 结果表明:在 3 种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅 为 5 cm,最大纵向误差仅为 10 cm,速度误差控制在 1 m / s 以内,航向误差范围为±0. 1 rad,前轮偏转角变化平稳未出 现抖动现象。 为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验 证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反 映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。