CN106882180B - 一种无人驾驶履带车的起步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人驾驶履带车的起步控制方法，包括步骤：采集无人驾驶履带车辆的行驶参数，推算坡道坡度和车辆在坡道上的实时坡道航向，获取上位机规划系统的规划参数；基于上一步中采集的行驶参数和获取的规划参数，进行起步工况的自主识别；根据自主识别的起步工况，采用相应的起步控制策略进行无人履带车辆的起步。其中，提出了平地起步、原地转向起步、坡道起步这三种工况的自主识别方法，并就上述三种工控的起步分别给出了相应的起步控制策略，在控制方法中减小了离合器的滑磨功，延长了使用寿命。本发明解决无人驾驶履带车的起步问题，能满足履带车无人驾驶的需求，并充分发挥履带车机动性。

Description

一种无人驾驶履带车的起步控制方法

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种无人驾驶履带车的起步控制方法。

背景技术

无人驾驶车辆已经进入飞速发展的阶段，就无人驾驶车辆的控制技术，分乘用车辆和特种车辆两种。大多科研学者和技术人员对自动驾驶乘用车的控制技术进行了研究，形成了在传统汽油机加AT变速器/DCT变速器动力传动系统的基础上，进行油门/制动控制的研究体系。在这个方面的研究已经硕果累累，各种控制算法在不断改进的基础上，已经取得很好的效果。

就自动离合器的控制技术，大多数的研究人员都以AMT系统为平台，进行了起步过程的离合器自动控制技术的研究，但是绝大多数的控制技术都是应用在轮式车辆上，尤其在AMT车辆的坡道起步问题上，几乎无人涉及履带车辆的起步控制。

人工驾驶履带车与无人驾驶履带车之间存在差异。人工驾驶履带车的起步过程中，由于驾驶员和乘客身处车内，所以不能一昧的去追求起步加速度。这样，在人工驾驶起步的过程中出现了冲击度和滑磨功、平稳性和快捷性这两组矛盾。然而，无人驾驶履带车的起步不再需要考虑人的主观评价，无需考虑冲击度和平稳性问题。因此，可以在车辆本身和车内器件可以接受的冲击度范围内、发动机无熄火隐患的前提下，追求起步过程中快捷性和滑磨功的最优。

此外，无人驾驶履带车与无人驾驶轮式车辆在起步控制上存在差异。履带车在起步时，需要在满足安全起步的前提下，克服越大的地面阻力越好，或起步加速度越大越好。

因此，有必要针对无人驾驶履带车的起步进行研究，提供一种无人驾驶履带车的起步控制方法，以满足履带车无人化的需求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种无人驾驶履带车的起步控制方法，用以解决现有技术中没有涉及履带车辆的起步控制问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供一种无人驾驶履带车的起步控制方法，包括以下步骤：

步骤S1.采集无人驾驶履带车辆的行驶参数，推算坡道坡度和车辆在坡道上的实时坡道航向，获取上位机规划系统的规划参数；

步骤S2.基于上一步中采集的行驶参数和获取的规划参数，进行起步工况的自主识别；

步骤S3.根据自主识别的起步工况，采用相应的起步控制策略进行无人履带车辆的起步。

其中，步骤S1中，行驶参数包括车体姿态角、车辆速度、车辆航向，车体姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角；

规划参数包括：规划的路线、航向和规划速度；以及利用俯仰角和横滚角推算出坡道坡度和车辆当前的坡道航向。

步骤S2中，起步工况的自主识别，包括以下步骤：

S21.根据坡道坡度角进行溜车判定，以区分坡道和平地；

S22.根据路径规划和速度规划，进一步确定是否需要进行原地转向。

S23.根据上述判定结果，进行起步工况的自主识别。

自主识别的方法具体为：

当无人驾驶履带车辆没有溜车趋势、无需原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为平地起步；

当无人驾驶履带车辆没有溜车趋势、需要原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为原地转向起步；

当无人驾驶履带车辆有溜车趋势、无需原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为坡道起步。

a.针对上述平地起步，采用主离合实现，起步策略为：

首先下发初始油门，并接合离合；

若没有达到半接合点，则继续接合离合；

若达到半接合点，则保持离合状态，并判断是否已经起步完成；

若判断起步完成，则无人驾驶履带车辆的起步控制结束；

若判断起步未完成，则继续根据发动机转速、离合器从动盘转速上升率进行判断。

b.针对上述坡道起步，采用两个转向离合器实现，起步策略为：

如果满足坡道起步条件，则整车控制器进入坡道起步状态；AMT控制器控制AMT挂挡，以及主离合器接合；

整车控制器判断车体姿态，下发初始油门；

初始发动机转速达到要求则计算当前坡道坡度的半接合点，并由AMT控制器下发控制左、右转向离合器到达半接合点的指令；如果达到半接合点，则操纵杆控制器根据当前坡度，确定最小接合时间，产生左、右操纵杆的期望移位值增量；

由左、右操作杆的期望移位值增量分别产生左侧、右侧操纵杆伺服电流，使得左侧、右侧操纵杆到达期望操纵杆位移；

如果左、右转向离合器到了完全接合位置，则结束坡道起步的控制过程；

如果没有到完全接合位置，则重新根据最小接合时间产生左、右操纵杆期望移位值增量。

优选的，所述半接合点x采用公式进行计算，α代表坡道坡度。

优选的，所述最小接合时间是对坡道坡度进行量化，通过实验获得各子坡道区间对应的最小接合时间。

c.针对上述原地转向起步，采用转向离合器实现，起步策略为：

如果目标路点车速大于发动机最大扭矩点对应车速，则依据发动机最大扭矩点下发初始油门；

如果目标路点车速不大于发动机最大扭矩点对应车速，则依据目标路点车速下发初始油门；

控制单侧操纵杆迅速到达预设半接合点，并产生单侧操纵杆的期望移位值增量，进而产生单侧操作杆伺服电流，使得单侧操纵杆到期望移位值增量；

判断起步是否结束，如果判断为结束，则无人驾驶履带车辆的起步控制结束；

如果判断为没结束，则重新产生单侧操纵杆期望移位值增量，使单侧操纵杆到达期望移位值增量。

本发明有益效果如下：通过提出了平地起步、原地转向起步、坡道起步这三种工况的自主识别方法，并就上述三种工控的起步分别给出了相应的起步控制策略；解决无人驾驶履带车的起步问题，能满足履带车无人驾驶的需求，并充分发挥履带车的机动性，减小了离合器的滑磨功，最大限度的提高了离合器的工作寿命。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为无人驾驶履带车辆的起步控制方法的流程图；

图2为车辆姿态角的示意图；

图3为无人驾驶履带车辆在平地起步工况下的起步控制策略的示意图；

图4为在判断发动机转速危险之后，对是否产生油门增量的判断；

图5为转向离合器的传动简图；

图6为无人驾驶履带车辆在坡道起步工况下的起步控制策略的示意图；

图7为转向操纵杆的闭环控制系统示意图；

图8为无人驾驶履带车辆在原地转向工况下的起步控制策略的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明的一个具体实施例，公开了一种无人驾驶履带车辆的起步控制方法，如图1，包括以下步骤：

步骤S1.采集无人驾驶履带车辆的行驶参数，并推算坡道坡度和车辆在坡道上的实时坡道航向；获取上位机规划系统的规划参数。

上述无人驾驶履带车辆的行驶参数包括车体姿态角、车辆速度、车辆航向等，车体姿态角进一步包括航向角、俯仰角和横滚角。起步之前的车辆处于静止状态(或车辆刚开始发车，或因速度规划为零而进行制动，或因发动机突然熄火而进行制动)，车辆速度为零，但是起步之后的下一路点的目标速度不是零。

上述规划参数进一步包括：规划的路线、航向和规划速度。规划参数从上位机规划系统中规划的路径中获得。

具体地，根据惯性导航系统的惯性测量单元中的陀螺仪获取到车体姿态角，包括航向角、俯仰角和横滚角。再利用俯仰角和横滚角推算出坡道坡度，以及车辆在路面上当前的坡道航向。

坡道坡度角的计算方法如下，以图2作为示意图：

将坡道坡度角用θ表示，当前的车体坡道航向角用来表示，俯仰角用α表示，横滚角用β表示。车体近似于质点O处，车头指向如图中v方向。D点为O点在水平面的投影，线段OC长度记为L1、线段OB长度记为L2、线段OA长度记为L3、线段OD长度记为h，由几何关系可知⊿ODC、⊿ODA、⊿ODB、⊿OBC分别为锐角为α、θ、β、的直角三角形，在这四个直角三角形中分别可以推得出：

L1＝h÷sinα (式1-1)

L2＝h÷sinβ (式1-2)

L3＝h÷sinθ (式1-3)

由以上四个式子可以推得出：

从而求得坡道航向角

再由ΔOAC内的几何关系：

并联立前式，即可求得坡道坡度角：

步骤S2.基于上一步中采集的行驶参数和获取的规划参数，进行起步工况的自主识别。所述起步工况包括：平地起步、原地转向起步和坡道起步。

起步工况的自主识别进一步包括以下步骤：

S21.根据坡道坡度角进行溜车判定，以区分坡道和平地；具体地，采用阈值法判断一坡道坡度角是否会发生溜车，坡道坡度角大于阈值则判定为溜车，反之则不会溜车。该阈值与车辆本身、地面阻力等条件相关，并不是单一数值。

S22.根据路径规划和速度规划，进一步确定是否需要进行原地转向。

S23.根据上述判定结果，进行起步工况的自主识别：

当无人驾驶履带车辆没有溜车趋势、无需原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为平地起步；

当无人驾驶履带车辆没有溜车趋势、需要原地转向(即车辆所处当前路点与目标路点之间的航向偏差超过预先设定的值)、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为原地转向起步；

当无人驾驶履带车辆有溜车趋势、无需原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为坡道起步。

步骤S3.根据自主识别的起步工况，采用相应的起步控制策略进行无人履带车辆的起步。

整个无人驾驶履带车包括3个底层控制器：整车控制器、AMT控制器(自动变速箱控制器)、转向操纵杆控制器。在无人履带车起步阶段，AMT控制器和转向操纵杆控制器在整车控制器的协调下，共同完成无人驾驶履带车的起步任务。

本发明中无人驾驶履带车起步过程遵循的动力学公式为

其中，M_e为发动机转矩(N·m)，ω_e为曲轴角速度(rad/s)，ω_c为离合器从动盘角速度(rad/s)，M_f为主动轮受到的滚动阻力矩(N·m)，M_i为坡道阻力等效到主动轮的阻力矩(N·m)，α为油门开度；I_e为发动机飞轮、曲轴以及离合器主动部分等部件换算到曲轴上的转动惯量(kg·m²)，I_t为离合器从动部分、变速系统以及整车等效到变速器输入轴上的转动惯量(kg·m²)，i_g为变速器和传动箱的传动比之积，i_w为侧传动传动比；η为变速系统传动效率。

所述起步控制策略中用到的参数包括：发动机转速、变速箱输入轴转速、变速箱输出轴转速、主动轮转速。其中，实际的发动机转速(等于主离合器主动盘转速)、变速箱输入轴转速(等于主离合器从动盘转速)、变速箱输出轴转速(等于转向离合器主动盘转速)、主动轮转速(等于转向离合器从动盘转速)都是经磁电式传感器周期性采集，并输入到整车控制器(可以采用单片机)中。整车控制器进一步可以根据相邻两个转速值和采样周期得到转速上升率。

针对三种工况的起步控制策略分别为：

a.平地起步的工况。在平地起步工况下，不需要制动的参与，采用主离合进行起步。主离合处于发动机与变速箱之间。

主离合起步控制策略有两个参量：油门开度与离合器从动盘转速上升率。整个策略的控制目标是保证离合器从动盘转速上升率在一定范围之内。根据起步过程的动力学公式，在负载一定的情况下，为了保证离合器从动盘的转速上升率在一定范围内，可以通过控制油门值来保证发动机转速下降率在一定范围内。这样，就把油门和离合器从动盘转速上升率由两个变量归结为一个变量，在不牺牲起步效果的前提下降低控制难度。

平地起步的控制策略如附图3所示。

首先下发初始油门，并接合离合；

判断是否到预设半接合点，

若没有达到半接合点，则继续进行接合离合的操作；

若达到半接合点，则保持离合状态，并判断是否已经起步完成；

若判断起步完成，则无人驾驶履带车辆的起步控制结束；

若判断起步未完成，则进一步判断发动机转速是否达到低阈值；优选的，实施例中低阈值取400rpm；

如果发动机转速达到低阈值，则分离离合，重新回到第一步下发初始油门的步骤；

如果发动机转速不低，则判断主从动片同步后，发动机转速是否危险；

如果发动机转速危险，则产生油门增量，并重新回到第一步下发初始油门的步骤；

所述发动机转速是否危险的判断方式是：在离合器主、从动盘转速同步后，发动机转速掉到危险转速(400rpm)之下。据此产生100rpm的油门增量，即发动机转速增加100rpm(相当于有人驾驶时把油门踩深)。判断主从动片同步后，发动机转速是否危险的意义在于类似于人工驾驶起步时，感觉发动机转速下降快了，此时应采取加大油门的措施。

优选的，在判断发动机转速危险之后，产生油门增量之前，进一步包括以下判断步骤(如图4)：假设发动机转速每20ms采集一次，离合器从动盘转速每10ms采集一次，发动机转速降到危险转速的用时为t2，离合器主从动片同步用时为t1，当t2＜t1，则产生油门增量，当t2≥t1，则不产生油门增量。

如果发动机转速不危险，则判断离合器从动盘转速上升率是否高于上限值；

如果离合器从动盘转速上升率高于上限值，则分离离合并保持离合，进一步回到判断是否已经起步完成的步骤；所述分离离合并保持离合进一步为：AMT控制器下发分离指令，主离合器接收分离指令，离合产生向后分离的位移，然后下发离合保持指令，根据离合保持指令，向后分离一点就可以了，不用一直进行分离。

如果离合器从动盘转速上升率不高于上限值，则进一步判断离合器从动盘转速上升率是否高于下限值；

如果离合器从动盘转速上升率高于下限值，则保持离合，进一步回到判断是否已经起步完成的步骤；

如果离合器从动盘转速上升率不高于下限值，则接合离合并保持，进一步回到判断是否已经起步完成的步骤。所述接合离合并保持的具体步骤为：AMT控制器下发接合指令，主离合器接收接合指令，主离合器产生向前接合的位移，向前接合一下，再下发离合位移保持指令，根据离合位移保持指令，保持当前的离合状态(若主离合器一直处于接合，则发动机会发生熄火)。

优选的，理想的离合器从动盘转速上升率可由人工驾驶实验获得，但在程序中是以上限值和下限值的区间判断。一挡起步时，上限值为2000rpm/s,下限值为500rpm/s。

为了保证起步过程的动力学公式(式0)的平衡，在起步负载一定的情况下，可以控制的变量有两个：发动机油门(即期望发动机转速)和离合器从动盘转速上升率(即离合器接合速度，微观上就是离合器的前进、保持、后退)。且这两个变量是相互影响的，所以控制策略采取固定离合器从动盘转速上升率，调节油门值，将两个变量归为一个。主离合器平地起步时，通过保证离合器从动盘转速上升率，可以不牺牲起步的快捷性；起步时间小了，离合滑磨时间就会小，一定程度上减小了滑磨功。

b.坡道起步的工况。在坡道起步工况下，车辆起步时必然处在制动状态，因此采用转向离合器进行起步，实施例中采用两个转向离合器实现。转向离合器和制动器作用在同一转向操纵杆的不同行程，为车辆从制动到起步创造了良好切换的条件。转向离合器的传动简图如图5：L1、L2分别是左、右转向离合器。T1、T2是左右主动轮的制动，以T1、L1为例，制动、离合分离、离合接合处于同一操纵杆的不同行程。

转向离合坡道起步的关键点是两侧操纵杆的同步性，且制动到起步的切换时间要短。因为坡道起步时主动轮转速上升变化快，所以引入主动轮转速来进行转向离合的位置控制。主动轮转速具有一定的延时性，即在监测到主动轮转速的时候，车辆就已经起步或起步快要结束。而且，转向离合器半接合点到转向离合完全接合的位移行程较小，约占整个行程的三分之一。所以以主动轮转速为参量控制转向离合器的思路不可取。

因此，本发明的坡道起步的控制策略采用基于离合器行程的分段速度控制。从制动到起步分为两个阶段，用半接合点来划分转向操纵杆的位移，前一阶段的控制目标就是从制动到半接合点的快速切换(第一阶段)；后一阶段的控制目标就是在发动机无熄火隐患的前提下快速起步(第二阶段)。所以坡道起步用PID对离合器位移进行闭环控制。左右两侧迅速到达预设半接合点，之后通过控制目标位移值的增加速度来控制离合器接合速度，这样也保持了左右两侧操纵杆的同步性。

其中，离合器接合速度、初始发动机转速是两个相互影响的变量，很大程度上由起步负载(坡度)决定。履带车无人驾驶的起步过程中，应该在不牺牲离合器接合速度的前提下进行坡道起步，减小离合器的滑磨功，延长使用寿命。

坡道起步过程的控制原理如下：

从发动机到转向离合器有

式中，M_c1、M_c2分别是左右两侧转向离合器传递的转矩。

且

式中，分别是左右两侧转向离合器从动盘转速上升率，i_c是侧传动比，I_t1为单侧转向离合器从动部分、侧减速器以及单侧履带等效到转向离合器从动盘上的转动惯量。

由式(2-1)(2-2)(2-3)，并在认为的情况下，可以得到：

在转向离合器接合阶段，上式可写为：

式中，I_t为两侧转向离合器从动部分、侧减速器以及整车等效到转向离合器从动盘上的转动惯量。

根据上述原理推导，坡道起步控制第一阶段中，半接合点的确定方法为：

当两侧转向离合器传递转矩同步变化时，式(2-2)又可以写成：

在分析离合器半接合点的时候，可以认为F_j＝0，即：

通常采用的离合器扭矩计算公式为：

T＝μ_TP_TR_TZ_T(2-8)

式中，μ_T为摩擦系数，P_T为离合器压紧力，R_T为离合器等效作用半径，Z_T为摩擦工作面数。

由于两个转向离合器共同分担起步过程的滑磨功，忽略温度对摩擦系数影响，并假设离合器压紧力随离合器行程线性变化，即P_T＝K_T(x-x₀)。那么在离合器半接合点处坡道角度和离合器行程有如下关系：

在地面变形阻力系数f一定的道路上，半接合点x可以认为是坡道角度α的函数，即：

上式(2-10)中有3个未知数，分别是A＝μ_T K_TR_TZ_T，x₀，f。通过标定3组半接合点x和坡道角度α的值，便可以求得3个未知数。

根据求得的未知数，半接合点x根据坡道角度α的不同而不同，在确定坡道角度α的情况下，可以实时计算对应的半接合点x。

坡道起步控制第二阶段中，控制策略为：

由加速阻力式(2-5)可以写为

因为换算到发动机曲轴上的转动惯量比较大，实际上在第二阶段的发动机转速接近于线性变化，所以整个第二阶段用时t，初始发动机转速为ω_e0，那么

起步过程结束后的最低发动机转速：

可以看出，在一定坡道角度下和初始发动机转速下，ω_{e_end}是由t决定的。而且，从滑磨功角度出发，滑磨时间越小，越有利于减小滑磨功；所以第二阶段以接合时间为控制参数。

优选的，对坡道进行量化处理，通常情况小角度坡道是最长用的工况，故将小角度坡道进一步划分为多个自坡道区间。各个子坡道区间对应的最佳初始油门和最小接合时间可通过人工驾驶实验获得。实施例以0～25°的坡度角为例进行说明，但本发明并不局限于0～25°的坡道。经过多次人工实验，最终得到的坡道角度、初始油门和最小接合时间的对应关系如表1。

表1不同坡度的下初始油门与最小接合时间

坡道起步的具体控制策略如附图6所示。

首先判断是否满足坡道起步条件，所述坡道起步条件是指上述步骤S23中针对坡道起步的识别条件；

如果不满足坡道起步条件，则不执行以下坡道起步控制；

如果满足坡道起步条件，则整车控制器进入坡道起步状态；

AMT控制器控制AMT挂挡，以及主离合器接合；

判断车体姿态，具体包括判断当前的坡道坡度；

根据当前坡道坡度，下发初始油门；

判断初始发动机转速是否达到要求，所述初始发动机转速达到要求是指根据表1达到当前坡道坡度对应的初始油门所对应的初始发动机转速；

如果没有达到要求则重新进行判断；

如果达到了要求，则根据公式(2-10)和当前坡道坡度，计算当前坡道坡度的半接合点，并由AMT控制器下发控制左、右转向离合器到达该半接合点的指令；

判断左、右转向离合器是否达到半接合点，如果达到半接合点，则操纵杆控制器根据当前坡度，确定最小接合时间，根据该离合器最小接合时间产生左、右操纵杆的期望移位值增量；

由左、右操作杆的期望移位值增量分别产生左侧、右侧操纵杆伺服电流，使得左侧、右侧操纵杆到达目标值；该目标值是指操纵杆控制器下发的期望操纵杆位移；

判断左、右转向离合器是否到完全接合位置，如果到了完全接合位置，则结束坡道起步的控制过程；

如果没有到完全接合位置，则重新回到根据离合器最小接合时间产生左、右操纵杆期望移位值增量的步骤。

其中，优选的，所述左、右操作杆期望移位值增量包含在转向操纵杆控制指令中，该指令在操纵杆控制器中经过D/A转换后传递到伺服放大器，伺服放大器将电压信号转变为电流信号，分别产生左侧、右侧操纵杆伺服电流，之后通过电液伺服阀、伺服缸作用于转向操纵杆，转向操纵杆的实际位移通过角位移传感器感测，并作为反馈信号，传输会操纵杆控制器，以构成闭环控制系统(如图7)。

优选的，转向操纵杆控制器中采用增量式PI控制算法，根据系统测试调节好的比例系数和积分系数计算出操纵杆位移控制D/A输出量，确保操纵杆的实际位移比较精确地控制在期望值。对于第二阶段的离合器接合速度的控制，微观上应该是离合器位移值的前进、保持交替进行。而对于PI控制算法来说，只有当期望位移值与实际位移值的差值超过一定范围，输出的驱动电流才会达到产生操纵杆位移的值。所以实际上离合器的前进速度取决于操纵杆期望位移值的增长速度。

本发明的坡道起步的控制中，优选采用两个转向离合器进行联合起步，两个转向离合器能共同分担所需传递的转矩，这样能够减小滑磨功，进而提高离合器使用寿命。同时，采用转向离合器时，转向离合接合起步时的发动机转速上升率大于主离合器接合起步时的发动机转速上升率，发动机转速下降慢，发动机不易熄火，在不熄火的前提下可以更快捷的起步。可见，转向离合器适用于大阻力且需要快速起步的工况下。

c.原地转向起步的工况，采用一个转向离合器进行起步。

考虑原地转向起步之前车辆的速度已经为零，且原地转向过程中履带车负载过大，所以采用转向离合进行起步。控制对象同坡道起步，都是转向离合器；但是原地转向起步并不需要从制动到起步的快速切换。在确定发动机初始转速之后，可以确定离合器接合速度，通过控制离合器的接合速度，使履带车在无熄火隐患的前提下快捷地完成原地转向起步，满足路径规划对原地转向起步的要求。

原地转向起步控制策略如附图8所示，离合器目标位移值增量根据初始油门确定，应保证离合器走完整个行程之后，发动机转速不掉到危险转速之下。

当前车辆由于某种原因车速为零，路径规划出的下一路点速度不为零。车辆在每个距离区间都以下一个路点速度为目标速度。

首先判定目标路点车速是否大于发动机最大扭矩点对应车速；

如果目标路点车速大于发动机最大扭矩点对应车速，则依据发动机最大扭矩点下发初始油门；

如果目标路点车速不大于发动机最大扭矩点对应车速，则依据目标路点车速下发初始油门；

接着控制单侧操纵杆迅速到达预设半接合点，并产生单侧操纵杆的期望移位值增量；

由单侧操纵杆期望移位值增量产生单侧操作杆伺服电流，使得单侧操纵杆到达目标值；该目标值是指期望移位值增量；

再判断起步是否结束，如果判断为结束，则无人驾驶履带车辆的起步控制结束；

如果判断为没结束，则回到产生单侧操纵杆期望移位值增量的步骤，进一步产生单侧操纵杆期望移位值增量使单侧操纵杆到达目标值。

综上所述，本发明实施例提供了一种无人驾驶履带车辆的起步控制方法，提出了平地起步、原地转向起步、坡道起步这三种工况的自主识别方法，并就上述三种工控的起步分别给出了相应的起步控制策略，在控制方法中减小了离合器的滑磨功，延长了使用寿命。本发明解决无人驾驶履带车的起步问题，能满足履带车无人驾驶的需求，并充分发挥履带车的机动性，最大限度的提高了离合器的工作寿命。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，包括步骤：

步骤S1.采集无人驾驶履带车辆的行驶参数，推算坡道坡度和车辆在坡道上的实时坡道航向，以及获取上位机规划系统的规划参数；

步骤S2.基于上一步中采集的行驶参数和获取的规划参数，进行起步工况的自主识别；

步骤S3.根据自主识别的起步工况，采用相应的起步控制策略进行无人履带车辆的起步。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，所述行驶参数包括车体姿态角、车辆速度、车辆航向；车体姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角；规划参数包括：规划的路线、航向和规划速度。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，所述起步工况的自主识别，包括以下步骤：

S21.根据坡道坡度角进行溜车判定，区分坡道和平地；

S22.根据路径规划和速度规划，进一步确定是否需要进行原地转向；

S23.根据上述判定结果，进行起步工况的自主识别。

4.根据权利要求3所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，S23中根据上述判定结果进行起步工况的自主识别方法为：

当无人驾驶履带车辆没有溜车趋势、无需原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为平地起步；

当无人驾驶履带车辆没有溜车趋势、需要原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为原地转向起步；

当无人驾驶履带车辆有溜车趋势、无需原地转向、当前时刻车速为零、且车辆规划速度需要从零变为非零的时候，则将起步工况识别为坡道起步。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，针对所述平地起步，采用主离合实现，起步策略为：

首先下发初始油门，并接合离合；

若没有达到半接合点，则继续接合离合；

若达到半接合点，则保持离合状态，并判断是否已经起步完成；

若判断起步完成，则无人驾驶履带车辆的起步控制结束；

若判断起步未完成，则继续根据发动机转速、离合器从动盘转速上升率进行判断。

6.根据权利要求4所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，针对所述坡道起步，采用两个转向离合器实现，起步策略为：

如果满足坡道起步条件，则整车控制器进入坡道起步状态；AMT控制器控制AMT挂挡，以及主离合器接合；

整车控制器判断车体姿态，下发初始油门；

初始发动机转速达到要求则计算当前坡道坡度的半接合点，并由AMT控制器下发控制左、右转向离合器到达半接合点的指令；如果达到半接合点，则操纵杆控制器根据当前坡度，确定最小接合时间，产生左、右操纵杆的期望移位值增量；

由左、右操作杆的期望移位值增量分别产生左侧、右侧操纵杆伺服电流，使得左侧、右侧操纵杆到达期望操纵杆位移；

如果左、右转向离合器到了完全接合位置，则结束坡道起步的控制过程；

如果没有到完全接合位置，则重新根据最小接合时间产生左、右操纵杆期望移位值增量。

7.根据权利要求6所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，所述半接合点x采用公式进行计算，α代表坡道坡度，i_c为侧传动比，f为地面变形阻力系数，A＝μ_TK_TR_TZ_T，μ_T为摩擦系数，R_T为离合器等效作用半径，Z_T为摩擦工作面数。

8.根据权利要求6所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，所述最小接合时间是对坡道坡度进行量化，通过实验获得各子坡道区间对应的最小接合时间。

9.根据权利要求4所述的无人驾驶履带车的起步控制方法，其特征在于，针对所述原地转向起步，采用转向离合器实现，起步策略为：

如果目标路点车速大于发动机最大扭矩点对应车速，则依据发动机最大扭矩点下发初始油门；

如果目标路点车速不大于发动机最大扭矩点对应车速，则依据目标路点车速下发初始油门；

控制单侧操纵杆迅速到达预设半接合点，并产生单侧操纵杆的期望移位值增量，进而产生单侧操作杆伺服电流，使得单侧操纵杆到期望移位值增量；

判断起步是否结束，如果判断为结束，则无人驾驶履带车辆的起步控制结束；

如果判断为没结束，则重新产生单侧操纵杆期望移位值增量，使单侧操纵杆到达期望移位值增量。