CN109552408B - 基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统，包括：自动驾驶控制器、直流步进电机、液压转向器、流量放大器、转向缸、转向机构、车轮。本发明还公开了一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制方法。本发明能够用来实现无人驾驶的非公路矿车转向系统控制，通过不同层级的三重闭环反馈控制，响应规划层输入的车辆运行轨迹指令，实现无人驾驶矿车自动转向功能。

Description

基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种非公路矿车，具体是，涉及一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统及方法。
背景技术
智能矿山是新一代采矿业技术竞争的核心，智能矿山技术将给世界矿业的发展带来前所未有的机遇，传统的矿山技术将逐渐退出矿业舞台，智能化、信息化、自动化的矿山技术即将开启一个崭新而充满活力的科技发展领域。露天采矿使用的无人驾驶非公路矿车是矿山自动化运行的主要组成部分，受到采矿行业越来越多的关注，它可以在一定程度上改善安全健康业绩指标，还能降低运行成本和提高生产率等，已成为矿山自动化解决方案中的重要组成部分。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统及方法，能够用来实现无人驾驶的非公路矿车转向系统控制，通过不同层级的三重闭环反馈控制，响应规划层输入的车辆运行轨迹指令，实现无人驾驶矿车自动转向功能。
技术方案如下：
一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统，包括：
自动驾驶控制器，通过电缆与直流步进电机连接，接收规划层输入的车辆运行轨迹和反馈信号，根据车辆运行轨迹和反馈信号控制直流步进电机的输出；
直流步进电机，其输出端通过机械结构与液压转向器相连接，接收自动驾驶控制器的电信号后转动；
液压转向器，其输出端通过液压管路与流量放大器相连接，用于将直流步进电机的旋转运动转化为输出先导液压压力，并将输出先导液压压力通过液压管路中的液压油传递给流量放大器；
流量放大器，其输出端通过液压管路与转向缸相连接，用于将输出先导液压压力转化为输出液压压力，并将输出液压压力通过液压管路中的液压油传递给转向缸；
转向缸，其输出端通过机械结构与转向机构相连接，用于将输出液压压力转化为机械运动；
转向机构，其输出端通过机械结构与车轮相连接，与转向缸输出的机械运动随动，用于带动车轮作方向调整。
一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制方法，包括：
自动驾驶控制器接收规划层输入的车辆运行轨迹和反馈信号，根据车辆运行轨迹和反馈信号控制直流步进电机的输出；
直流步进电机的输出端通过机械结构与液压转向器相连接，直流步进电机接收自动驾驶控制器的电信号后转动；液压转向器将直流步进电机的旋转运动转化为输出先导液压压力，并将输出先导液压压力通过液压管路中的液压油传递给流量放大器；
流量放大器的输出端通过液压管路与转向缸相连接，将输出先导液压压力转化为输出液压压力，并将输出液压压力通过液压管路中的液压油传递给转向缸；
转向缸的输出端通过机械结构与转向机构相连接，将输出液压压力转化为机械运动；转向机构的输出端通过机械结构与车轮相连接，转向机构与转向缸输出的机械运动随动，带动车轮作方向调整。
优选的，直流步进电机的内部设置有电机角度传感器，电机角度传感器用于实时测量直流步进电机输出的旋转角度，并将电机输出的旋转角度传送给自动驾驶控制器；自动驾驶控制器根据直流步进电机输出的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整。
优选的，转向机构主轴上设置有角度传感器，角度传感器实时测量转向机构的主轴的旋转角度，并将主轴的旋转角度传送给自动驾驶控制器；自动驾驶控制器根据主轴的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整。
优选的，车轮上设置有GPS定位系统，GPS定位系统实时测量车辆实际行驶轨迹，并将行驶轨迹反馈至自动驾驶控制器，自动驾驶控制器根据行驶轨迹及时对直流步进电机的输出进行调整。
本发明技术效果包括：
本发明提供了一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统，可以用来实现无人驾驶的非公路矿车转向系统控制，本系统在不同层级均设置有闭环反馈控制，具有响应速度快，控制精度高，安全性高的特点。
本发明能够用来实现无人驾驶的非公路矿车转向系统控制，通过不同层级的三重闭环反馈控制，响应规划层输入的车辆运行轨迹指令，实现无人驾驶矿车自动转向功能，具有响应速度快，控制精度高，安全性高的特点。
附图说明
图1是本发明中基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统的控制流程图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
本发明基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统，是一种解决无人驾驶矿车自动转向控制系统的解决方案。
如图1所示，是本发明中基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统的控制流程图。
基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统，包括：自动驾驶控制器、直流步进电机、液压转向器、流量放大器、转向缸、转向机构、车轮。
自动驾驶控制器，通过电缆与直流步进电机连接，接收规划层输入的车辆运行轨迹和反馈信号，根据车辆运行轨迹和反馈信号控制直流步进电机的输出；
直流步进电机，其输出端通过机械结构与液压转向器相连接，接收自动驾驶控制器的电信号后转动；直流步进电机的内部设置有电机角度传感器，电机角度传感器用于实时测量直流步进电机输出的旋转角度，并将电机输出的旋转角度传送给自动驾驶控制器；自动驾驶控制器根据直流步进电机输出的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整；
液压转向器，其输出端通过液压管路与流量放大器相连接，用于将直流步进电机的旋转运动转化为输出先导液压压力，并将输出先导液压压力通过液压管路中的液压油传递给流量放大器；
流量放大器，其输出端通过液压管路与转向缸相连接，用于将输出先导液压压力转化为输出液压压力，并将输出液压压力通过液压管路中的液压油传递给转向缸；
转向缸，其输出端通过机械结构与转向机构相连接，用于将输出液压压力转化为机械运动；
转向机构，其输出端通过机械结构与车轮相连接，与转向缸输出的机械运动随动，用于带动车轮作方向调整；转向机构主轴上设置有角度传感器，角度传感器实时测量转向机构的主轴的旋转角度，并将主轴的旋转角度传送给自动驾驶控制器。自动驾驶控制器根据转向机构主轴的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整。
车轮上设置有GPS定位系统，GPS定位系统实时测量车辆实际行驶轨迹，并将行驶轨迹反馈至自动驾驶控制器，自动驾驶控制器根据行驶轨迹及时对直流步进电机的输出进行调整。
基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制方法，包括：
自动驾驶控制器通过电缆与直流步进电机连接，接收规划层输入的车辆运行轨迹和反馈信号，根据车辆运行轨迹和反馈信号控制直流步进电机的输出；
直流步进电机的输出端通过机械结构与液压转向器相连接，接收自动驾驶控制器的电信号后转动；电机角度传感器实时测量直流步进电机输出的旋转角度，并将电机输出的旋转角度传送给自动驾驶控制器；自动驾驶控制器根据直流步进电机输出的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整；
液压转向器的输出端通过液压管路与流量放大器相连接，将直流步进电机的旋转运动转化为输出先导液压压力，并将输出先导液压压力通过液压管路中的液压油传递给流量放大器；
流量放大器的输出端通过液压管路与转向缸相连接，将输出先导液压压力转化为输出液压压力，并将输出液压压力通过液压管路中的液压油传递给转向缸；
转向缸的输出端通过机械结构与转向机构相连接，将输出液压压力转化为机械运动；
转向机构的输出端通过机械结构与车轮相连接，转向机构与转向缸输出的机械运动随动，带动车轮作方向调整。角度传感器实时测量转向机构的主轴的旋转角度，并将主轴的旋转角度传送给自动驾驶控制器。自动驾驶控制器根据转向机构主轴的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整。GPS定位系统实时测量车辆实际行驶轨迹，并将行驶轨迹反馈至自动驾驶控制器，自动驾驶控制器根据行驶轨迹及时对直流步进电机的输出进行调整。通过不同层级的三重闭环反馈控制，响应规划层输入的车辆运行轨迹指令，实现无人驾驶矿车自动转向功能。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制系统，其特征在于，包括：
自动驾驶控制器，通过电缆与直流步进电机连接，接收规划层输入的车辆行驶运行轨迹，根据反馈的车辆实际行驶轨迹、电机和主轴反馈的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整，控制直流步进电机的输出；
直流步进电机，其内部设置有电机角度传感器，电机角度传感器用于实时测量直流步进电机输出的旋转角度，并将电机输出的旋转角度传送给自动驾驶控制器，其输出端通过机械结构与液压转向器相连接，接收自动驾驶控制器的电信号后转动；
液压转向器，其输出端通过液压管路与流量放大器相连接，用于将直流步进电机的旋转运动转化为输出先导液压压力，并将输出先导液压压力通过液压管路中的液压油传递给流量放大器；
流量放大器，其输出端通过液压管路与转向缸相连接，用于将输出先导液压压力转化为输出液压压力，并将输出液压压力通过液压管路中的液压油传递给转向缸；
转向缸，其输出端通过机械结构与转向机构相连接，用于将输出液压压力转化为机械运动；
转向机构，其主轴上设置有角度传感器，角度传感器实时测量转向机构的主轴的旋转角度，并将主轴的旋转角度传送给自动驾驶控制器，输出端通过机械结构与车轮相连接，与转向缸输出的机械运动随动，用于带动车轮作方向调整；
车轮，设置有GPS定位系统，GPS定位系统实时测量车辆实际行驶轨迹，并将行驶轨迹反馈至自动驾驶控制器。
2.一种基于三层闭环反馈的矿车自动转向控制方法，包括：
自动驾驶控制器接收规划层输入的车辆行驶轨迹，车轮上设置有GPS定位系统，GPS定位系统实时测量车辆实际行驶轨迹，并将行驶轨迹反馈至自动驾驶控制器，自动驾驶控制器根据行驶轨迹及时对直流步进电机的输出进行调整，根据电机、主轴输出的旋转角度及时对直流步进电机的输出进行调整，控制直流步进电机的输出；
直流步进电机的内部设置有电机角度传感器，电机角度传感器用于实时测量直流步进电机输出的旋转角度，并将电机输出的旋转角度传送给自动驾驶控制器，其输出端通过机械结构与液压转向器相连接，直流步进电机接收自动驾驶控制器的电信号后转动；
液压转向器将直流步进电机的旋转运动转化为输出先导液压压力，并将输出先导液压压力通过液压管路中的液压油传递给流量放大器；
流量放大器的输出端通过液压管路与转向缸相连接，将输出先导液压压力转化为输出液压压力，并将输出液压压力通过液压管路中的液压油传递给转向缸；
转向缸的输出端通过机械结构与转向机构相连接，将输出液压压力转化为机械运动；转向机构的主轴上设置有角度传感器，角度传感器实时测量转向机构的主轴的旋转角度，并将主轴的旋转角度传送给自动驾驶控制器，输出端通过机械结构与车轮相连接，转向机构与转向缸输出的机械运动随动，带动车轮作方向调整。
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