CN111497903B - 智能轨道车速度控制方法、储存器与轨道车控制系统 - Google Patents

Abstract

一种智能轨道车速度控制方法，包括，设定设定速度组以及滞回控制区间组，将滞回控制区间与设定速度对应并储存；获取期望速度，根据获取的期望速度查找滞回控制区间，调用滞回控制区间所对应的设定速度。由于采用了滞回控制方案，可以减少轨道车的控制频率，极大程度地降低轨道车运行速度的波动，提高轨道车运行速度的平稳性。本发明中，设定速度分为多个离散档位，通过滞回比较减少速度档位变化，可防止频繁的目标距离变化反应在速度上。本发明对速度控制分阶段，优化起步和停止时的舒适性和准确性。本发明还提供了一种储存能够运行如上述的智能轨道车速度控制方法的控制程序的储存器以及设置有该储存器的轨道车控制系统。

Description

智能轨道车速度控制方法、储存器与轨道车控制系统

技术领域

本发明涉及轨道车行驶控制技术领域，更具体地说，特别涉及一种智能轨道车速度控制方法、一种储存器以及一种包括有该储存器的轨道车控制系统。

背景技术

智能轨道车的实时运行速度使用速度距离曲线确定，速度距离曲线为：根据制动距离，设定车辆当前点到障碍物(或者停车点)的距离与车速的关系曲线，速度距离曲线是车速控制的依据。

智能轨道车的行驶大致可分为如下三个阶段：起步、运行、停车，上述的三个行驶阶段对于速度的控制要求各不相同，因此，就需要根据不同的情况和阶段，分别对智能轨道车进行速度控制。

速度距离曲线直接用于速度控制时：对于跟车追踪(智能轨道车运行阶段中的一种行驶情况)，由于目标距离不断变化，导致期望速度不断变化，期望速度的不断变化将直接导致车速呈现大幅波动，影响智能轨道车乘坐的舒适性；对于起步阶段，在智能轨道车起步时，目标距离较远，会导致期望速度过高，车辆加速过快，其也会影响智能轨道车乘坐的舒适性；对于定点停车阶段，在对智能轨道车进行停车控制时，需要精确的位置控制，智能轨道车在进入停车阶段前，其车速较高，导致速度距离曲线的末端速度较快，使停车精度降低，控制难度较大。

发明内容

综上所述，如何提供一种新的智能轨道车控制方法，以提高智能轨道车乘坐的舒适性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了解决现有技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种智能轨道车速度控制方法，该智能轨道车速度控制方法包括，

运行阶段参数设定步骤，在所述运行阶段参数设定步骤中：

设定设定速度组以及滞回控制区间组，将滞回控制区间组内的滞回控制区间与设定速度组内的设定速度对应，储存设定速度组与滞回控制区间组；

运行阶段控制步骤，在所述运行阶段控制步骤中：

获取期望速度，根据获取的期望速度查找滞回控制区间，调用所述滞回控制区间所对应的设定速度。

优选地，在本发明所提供的智能轨道车速度控制方法中，设定速度组内的设定速度值为一组等差数列。

优选地，在本发明所提供的智能轨道车速度控制方法中，相邻的两个设定速度所对应的滞回控制区间有交点。

优选地，在本发明所提供的智能轨道车速度控制方法中，还包括，速度变化控制步骤，在所述速度变化控制步骤中：设定控制周期以及最大速度增量；对应每一个控制周期，按时序，以最大速度增量作为增减量采用渐变方式输出实际输出速度。

优选地，在本发明所提供的智能轨道车速度控制方法中，还包括，停车阶段参数设定步骤，在所述停车阶段参数设定步骤中：设定最大制动力减速距离并储存；停车阶段控制步骤，在所述停车阶段控制步骤中：调用最大制动力减速距离，通过速度距离曲线获取期望速度并直接输出。

优选地，在本发明所提供的智能轨道车速度控制方法中，还包括：起步阶段参数设定步骤，在所述起步阶段参数设定步骤中：设定起步阶段速度增量并储存；起步阶段控制步骤，在所述起步阶段控制步骤中：调用起步阶段速度增量作为速度增幅使轨道车的速度缓慢上升。

本发明还提供了一种储存能够运行如上述的智能轨道车速度控制方法的控制程序的储存器。

另外，本发明还提供了一种包括如上述的储存器的轨道车控制系统。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种智能轨道车速度控制方法，在该智能轨道车速度控制方法中，包括，运行阶段参数设定步骤，在运行阶段参数设定步骤中：设定设定速度组以及滞回控制区间组，将滞回控制区间组内的滞回控制区间与设定速度组内的设定速度对应，储存设定速度组与滞回控制区间组；运行阶段控制步骤，在运行阶段控制步骤中：获取期望速度，根据获取的期望速度查找滞回控制区间，调用滞回控制区间所对应的设定速度。

本发明中，由于采用了滞回控制方案，通过速度距离曲线获得期望速度，对期望速度进行滞回控制后得到的数值为设定速度，这样一定波动范围内的期望速度对应一个设定速度，轨道车控制系统根据该设定速度控制轨道车车速，这样可以减少轨道车的控制频率，极大程度地降低轨道车运行速度的波动，提高轨道车运行速度的平稳性。本发明中，设定速度分为多个离散档位，通过滞回比较减少速度档位变化，可防止频繁的目标距离变化反应在速度上。本发明对速度控制分阶段，优化起步和停止时的舒适性和准确性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明中采用滞回控制方式在加速时期望速度与设定速度的关系图；

图2为本发明中采用滞回控制方式在减速时期望速度与设定速度的关系图。

在图1和图2中，横轴(X轴)表示期望速度值，纵轴(Y轴)表示设定速度值。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1，图1为本发明中智能轨道车速度控制方法采用滞回控制方式时期望速度与设定速度的关系图。

本发明提供了一种智能轨道车速度控制方法，该智能轨道车速度控制方法用于对轨道车的运行速度进行控制。

一般情况下，轨道车从静止到启动、再到快速行驶、直至停车，基本上可分为三个阶段，分别为：起步阶段、运行阶段以及停车阶段。本发明所提供的智能轨道车速度控制方法，主要是对运行阶段中跟车行驶时的车速控制进行了优化设计。

在对本发明所提供的智能轨道车速度控制方法进行详细说明前，需要先解释如下名词：

速度距离曲线：其是目前轨道车智能速度控制中常用的一种用于获取轨道车期望速度的算法。本发明也采用速度距离曲线获得轨道车的期望速度，其具体的运算方法，在此不进行赘述。

当前速度：车辆的当前实际车速。

期望速度：由速度距离曲线获得的车辆行驶的期望速度。

设定速度：由轨道车控制系统输出的轨道车实际要达到的速度。

最大加速度：轨道车加速时所能够产生的最大加速度，一般为1m/s²。需要说明的是：最大加速度并非轨道车的极限加速度，最大加速度是保证轨道车稳定运行时，轨道车控制系统控制轨道车加速时所能达到的最高加速度。

最高限速：轨道车以最大减速度减速，经过当前目标距离后停车的最大速度为最高限速。

控制周期：为人为设定值，即在轨道车实际运行时由轨道车控制系统发出控制信号的周期，控制周期是控制系统(轨道车自身的控制系统)发给速度控制器的信号周期，以及速度控制器调整力矩输出的周期，一般同频。

目标距离：车辆当前位置至停止位置之间的距离。

期望速度是由速度距离曲线获得的理论值，轨道车控制系统根据该理论值发出轨道车所要达到的速度为设定速度。在现有技术中，设定速度的值与期望速度的值一致，这样会造成轨道车运行速度波动较大的问题。而本发明中，由于采用了滞回控制方案，通过速度距离曲线获得期望速度，对期望速度进行滞回控制后得到的数值为设定速度，这样一定波动范围内的期望速度对应一个设定速度，轨道车控制系统根据该设定速度控制轨道车车速，这样可以减少轨道车的控制频率，极大程度地降低轨道车运行速度的波动，提高轨道车运行速度的平稳性。

本发明所提供的智能轨道车速度控制方法具体包括：运行阶段参数设定步骤，在运行阶段参数设定步骤中：设定设定速度组以及滞回控制区间组，将滞回控制区间组内的滞回控制区间与设定速度组内的设定速度对应，储存设定速度组与滞回控制区间组；运行阶段控制步骤，在运行阶段控制步骤中：获取期望速度，根据获取的期望速度查找滞回控制区间，调用滞回控制区间所对应的设定速度。

本发明对于参数的设定包括：1、对应起步阶段控制而言，设定起步阶段速度增量；对应运行阶段控制而言，设定一组成等差数列的离散型设定速度，对应每一个设定速度设定一个滞回控制区间，并且，相邻的两个所述设定速度所对应的滞回控制区间至少有一个交点；对于停车阶段控制而言，设定最大制动力减速距离、设定近距匀速行驶距离以及设定近距匀速行驶速度、设定速度闭环距离。在参数设定步骤中，对应车速变化，本发明还设定速度增量，即设定控制周期，获取最大加速度，以所述最大加速度的值与所述控制周期的值的乘积作为最大速度增量。

轨道车的运行大致可以分为三个阶段：1、起步阶段；2、运行阶段；3、停车阶段。对于起步阶段而言，轨道车从当前的静止状态需要进行加速直至到一定的行驶速度，进入运行阶段。对于运行阶段而言，其是指轨道车以一定范围的速度进行快速行驶的阶段。对于停车阶段而言，其是指轨道车在当前速度下进行制动直至静止(或者减速到一定的速度)。

在运行阶段中，如果跟车行驶，则本轨道车的目标点就是前车，即以前车为目标点，前车与本轨道车之间的距离为目标距离，该目标距离的数值实时变化，在这种情况下，通过速度距离曲线获得的期望速度也实时变化，如果不对期望速度进行滞回控制，由于设定速度与期望速度保持一致，那么设定速度也将会实时变化，造成车辆速度波动较大。

本发明所提供的智能轨道车速度控制方法，主要是解决轨道车在运行阶段，尤其是在进行跟车时，轨道车速度波动大，车辆运行不稳定性的问题。

为了解决上述问题，本发明首先要设定一组成等差数列的离散型设定速度，对应每一个设定速度设定一个滞回控制区间。然后，由速度距离曲线获得期望速度，获得期望速度所在的滞回控制区间，以获得的滞回控制区间所对应的设定速度作为实际设定速度对轨道车进行控制。

本发明对于设定速度，与现有技术最大的不同就是将设定速度提前设定。现有技术中，设定速度就是通过速度距离曲线计算所获得的期望速度，其是实时计算获得。而本发明中，则是提前预设设定速度，例如以1m/s为速度档位，轨道车的设定速度为1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s……

在确定设定速度后，对应每一个设定速度设定一个滞回控制区间，相邻的两个设定速度所对应的滞回控制区间连续。为了避免出现期望速度没有对应的设定速度，本发明限定相邻的两个设定速度所对应的滞回控制区间至少有一个交点，那么期望速度至少对应了一个设定速度。

在对滞回控制区间进行设定时，首先要设定设定速度与期望速度之间的滞回控制关系。在本发明的一个实施方式中，设定速度与期望速度之间的滞回控制关系为：在加速时，当期望速度大于对应设定速度1/2速度档位时，实际的设定速度才升档至上述的对应设定速度，在减速时，当期望速度等于对应设定速度时，实际的设定速度才降档至上述的对应设定速度。

例如，速度档位为1m/s，而设定速度又为离散型的数值，例如1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s、6m/s......在加速时，当期望速度为4.5m/s时，设定速度才升档到4m/s，而升档之前所对应的设定速度为3m/s，也就是说，期望速度在不大于4.5m/s时，所对应的设定速度为3m/s；在减速时，当期望速度为3m/s时，设定速度才降档至2m/s，那么期望速度在不小于3m/s时，所对应的设定速度为3m/s，由此可以设定设定速度为3m/s时，滞回控制区间为：不小于3m/s，且不大于4.5m/s。也就是说，通过速度控制曲线获得的期望速度在不小于3m/s至不大于4.5m/s的区间内时，设定速度为3m/s，由此可见，期望速度的波动幅度为1.5m/s时，设定速度恒定，这样可以极大程度地减小轨道车的速度变化频率，提高轨道车运行的稳定性。

需要说明的是：对于滞回控制区间的设定，相邻的两个设定速度对应的滞回控制区间应当连续并至少有一个交点，当然，还可以部分重叠。例如：加速时，期望速度大于当前设定速度1/2速度档位时，设定速度增加一个档位，减速时，期望速度小于当前设定速度一倍速度档位时，设定速度才减小一个档位。例如：速度档位为1m/s，当前的设定速度为3m/s时，滞回控制区间由上述计算可知为：3m/s-4.5m/s，也就是说，当通过速度距离曲线所获得期望速度在3m/s-4.5m/s之内时，设定速度恒定为3m/s。再例如：当前的设定速度为3m/s时，通过速度距离曲线获得期望速度为3.3m/s，那么通过滞回控制，设定速度仍保持3m/s；通过速度距离曲线获得期望速度为3m/s时，设定速度则进行降档，从当前的设定速度3m/s，降为2m/s。

本发明的上述方法实现了轨道车设定速度的确定，如果设定速度变化，那么轨道车会做出相应的加速或者减速，以达到实际速度与设定速度相等。为了使得轨道车车速变化的平稳性，本发明提出了如下变速方案：设定控制周期，控制周期为一个预设值，就是由设计人员提前设定，一般情况下，为10毫秒。然后，获取轨道车的最大加速度，一般为1m/s²。以最大加速度的值与控制周期的值的乘积作为设定速度在每一个控制周期中的最大速度增量。

例如：轨道车的最大加速度为1m/s²，控制周期为10ms，那么每个控制周期允许最大速度增量为1*0.01＝0.01m/s。

当设定速度发生变化时，实际的设定速度按照控制周期进行变化，其变化规律如下：V_N＝V₀+NV_增量，其中V_N为对应第N个控制周期的实际设定速度值，V₀为当前车速(也就是速度发生变化初始时刻的车速)，N为经过的控制周期的个数，V_增量为上述的最大速度增量。

例如：速度变化(设定速度-当前速度)为3m/s，则第一个周期的设定速度为V₀+0.01m/s，第二个周期的设定速度为V₀+2*0.01m/s，第三个周期的设定速度为V₀+3*0.01m/s，直至第N个周期时设定速度为V₀+N*0.01m/s＝3m/s。

本发明对停车还进行了更为精细的控制：

车辆在定速巡航或者跟车结束后，则会进入到停车阶段，停车阶段可以分为加速制动阶段、匀速制动阶段以及闭环控制制动阶段。需要说明的是，上述的三个制动阶段(加速制动阶段、匀速制动阶段以及闭环控制制动阶段)实际上并未真正的分出，而是在停车阶段中，全程由速度闭环对轨道车进行控制，具体的控制措施是由速度闭环决策，由速度闭环控制保证轨道车平缓降速。而上述的三个制动阶段则是在一般情况下(平坦路况下，正常制动时)，速度闭环做出的三种制动方式。即在进入停车阶段后，取消滞回控制以及加速度限制，使得车速快速下降，在接近停车点后，使得车辆匀速接近目标点，最后在距离目标点1m左右距离时，采用闭环控制缓慢接近直至停车。

在整个的停车阶段中，与运行阶段不同，停车阶段取消了滞回控制，以及取消最大减速度限制。通过速度距离曲线获得期望速度并直接输出，即速度距离曲线的输出直接给速度闭环作为输入，停车阶段采用速度闭环控制方式，直接根据速度距离曲线获得的期望速度作为输入对轨道车的速度进行控制。

具体地，对于加速制动阶段而言，设定最大制动力减速距离，当目标距离等于最大制动力减速距离时，取消加速度限制以及滞回控制，采用闭环控制方式对轨道车进行速度控制，是否制动由速度闭环决定，例如在上坡时停车，就不需要制动。

具体地，对于匀速制动阶段而言，设定近距匀速行驶距离，并设定近距匀速行驶速度，当目标距离等于近距匀速行驶距离时，将近距匀速行驶速度作为设定速度输出。

具体地，对于闭环控制制动阶段而言，设定速度闭环距离，当目标距离等于速度闭环距离时，采用速度闭环控制方式对车辆进行制动直至车辆停止，其中，近距匀速行驶距离小于最大制动力减速距离且大于速度闭环距离。

停车阶段在运行阶段之后，在运行阶段中，本发明由于采用了滞回控制方式，轨道车的实际车速始终要低于期望速度(由速度距离曲线获得)，这样在一定程度上牺牲了跟车速度，即Y轴上的点全部在Y＝X的直线(现有技术中，由速度距离曲线获得期望速度后直接输出，因此输出速度也就是设定速度等于期望速度，也就形成了Y＝X直线)之下，因此，从运行阶段进入停车阶段后，停车阶段的初始速度较低(对期望速度滞回控制后，设定速度相比于期望速度小，轨道车的运行是根据设定速度进行控制的)，从而改善了停车精度。另外，在运行阶段，本发明并没有对速度在0m/s-1m/s这个区间提出控制方案，因此，本发明在停车阶段就能够覆盖该速度区间，单独处理将轨道车从1m/s减速至0m/s(停车)。

对于车辆的停车制动，本发明的一个具体实例如下：当车辆距离目标2m以内时，进入停车阶段，即停车目标距离为2m。进入停车阶段后，取消加速度限制，以最大加速度进行减速，此时轨道车的车速直线下降；设定近距匀速行驶距离为0.5m，当车辆距离目标0.5m时，设置车辆的匀速行驶速度为0.1m/s，慢速接近目标；设定速度闭环距离为0.1m，当车辆接近目标0.1m时，使用速度闭环控制方法将速度控制到0。

本发明还对轨道车的起步进行了优化。在起步阶段中，包括起步阶段参数设定步骤以及起步阶段控制步骤。在起步阶段参数设定步骤中：设定起步阶段速度增量并储存；在起步阶段控制步骤中：调用起步阶段速度增量作为速度增幅使轨道车的速度缓慢上升。

本发明设定了起步阶段速度增量，轨道车在起步时，初始速度为0m/s，然后将起步阶段速度增量作为速度增幅按时序输出速度，使得轨道车的车速缓慢上升。由于设定了起步阶段速度增量，其能够避免在起步阶段车速突然升高以及升高速度过快的情况出现，其优化了起步阶段，能够提高轨道车起步时的乘坐舒适性。

此外，本发明还提供了一种储存器，在储存器中储存有控制程序，该控制程序是根据智能轨道车速度控制方法运行的。同时，本发明还提供了一种包括有该储存器的轨道车控制系统。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能轨道车速度控制方法，其特征在于，包括，

运行阶段参数设定步骤，在所述运行阶段参数设定步骤中：

设定设定速度组以及滞回控制区间组，将滞回控制区间组内的滞回控制区间与设定速度组内的设定速度对应，储存设定速度组与滞回控制区间组；

设定速度组内的设定速度值为一组等差数列；

运行阶段控制步骤，在所述运行阶段控制步骤中：

获取期望速度，根据获取的期望速度查找滞回控制区间，调用所述滞回控制区间所对应的设定速度；

速度变化控制步骤，在所述速度变化控制步骤中：

设定控制周期以及最大速度增量；

对应每一个控制周期，按时序，以最大速度增量作为增减量采用渐变方式输出实际输出速度。

2.根据权利要求1所述的智能轨道车速度控制方法，其特征在于，相邻的两个设定速度所对应的滞回控制区间有交点。

3.根据权利要求1所述的智能轨道车速度控制方法，其特征在于，还包括，

停车阶段参数设定步骤，在所述停车阶段参数设定步骤中：

设定最大制动力减速距离并储存；

停车阶段控制步骤，在所述停车阶段控制步骤中：

调用最大制动力减速距离，通过速度距离曲线获取期望速度并直接输出。

4.根据权利要求1所述的智能轨道车速度控制方法，其特征在于，还包括：

起步阶段参数设定步骤，在所述起步阶段参数设定步骤中：

设定起步阶段速度增量并储存；

起步阶段控制步骤，在所述起步阶段控制步骤中：

调用起步阶段速度增量作为速度增幅使轨道车的速度缓慢上升。

5.一种储存能够运行如权利要求1至4任一项所述的智能轨道车速度控制方法的控制程序的储存器。

6.一种包括如权利要求5所述的储存器的轨道车控制系统。

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