CN115544715A - 简易模型的构建方法，作业的控制方法及系统、搅拌站 - Google Patents

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CN115544715A CN202210968365.8A CN202210968365A CN115544715A CN 115544715 A CN115544715 A CN 115544715A CN 202210968365 A CN202210968365 A CN 202210968365A CN 115544715 A CN115544715 A CN 115544715A
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Abstract

本申请提供了简易模型的构建方法、作业的控制方法及系统、搅拌站，解决了现有技术中轮胎模型较为复杂的技术问题。本申请提供的轮胎简易模型的构建方法，可以根据工程车辆所处的工作场景以及工程结构的结构特点在常规轮胎属性参数中确定有效属性参数，并根据有效属性参数构建驱动平面微分方程以及轮胎简易模型，并根据常规轮胎模型属性参数构建常规驱动轮模型，将相同的驱动力矩输入至轮胎简易模型以及常规驱动轮模型进行计算，当轮胎简易模型输出的简易轮胎的运动数据与驱动轮模型输出的驱动轮的运动数据一致时，说明轮胎简易模型构建成功，可以降低轮胎模型的复杂度以及难度，使得将传动轴输入至轮胎模型后输出轮胎速度的难度降低。

Description

简易模型的构建方法，作业的控制方法及系统、搅拌站
技术领域
本申请涉及驱动控制技术领域，具体涉及简易模型的构建方法、作业的控制方法及系统、搅拌站。
背景技术
车辆在机械、气动、液压、电子和软件方面变得越来越复杂。现代重型车辆可能包括各种不同的物理设备，例如内燃机、电机、摩擦制动器、再生制动器、减震器、空气波纹管和动力转向泵。轮胎是车轮驱动的重型车辆必不可少的组件。轮胎是复杂而高度非线性的汽车部件，因此，轮胎的非线性特性对车辆统的操纵稳定性具有重要的影响。
轮胎特性的轮胎模型通常被应用于车辆仿真模型中，轮胎模型可以分为操稳模型，动态模型，平顺耐久模型等，由于轮胎模型中存在许多非线性和参数不确定性，且由于车辆行驶的路况不同时，车辆轮胎模型中的最大轮胎-路面摩擦系数和转弯刚度也无法适应所有路况，使得每一种轮胎模型都极其复杂，对于特殊工作场景的车辆而言，由于工作场景较为特殊，如果采用常规轮胎模型，将增加轮胎模型构建的复杂性以及难度。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了简易模型的构建方法、作业的控制方法及系统、搅拌站，解决了现有技术中轮胎模型较为复杂，对于特定工作场景的车辆而言，增加了轮胎模型构建的复杂性以及难度的技术问题。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种轮胎简易模型的构建方法，包括：根据所述工程车辆的工作场景以及工程车辆的轮胎属性参数确定有效属性参数；根据所述有效属性参数建立驱动轮的驱动平面微分方程；根据所述有效属性参数构建轮胎简易模型；将所述驱动平面微分方程以及驱动力矩输入至所述轮胎简易模型进行计算，生成简易轮胎的运动数据；根据所述轮胎属性参数构建驱动轮模型，并输入所述驱动力矩至所述驱动轮模型进行计算，生成驱动轮的运动数据；当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，所述第一信息用于表示所述轮胎简易模型构建成功。
在一种可能的实现方式中，当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，包括：在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第一预设时长后，所述简易轮胎的轮胎转速与所述驱动轮的驱动轮的转速之差在第一预设范围内；且在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第二预设时长后，所述轮胎简易模型的模拟车速与所述驱动轮模型的模拟车速之差在第二预设范围内时，生成所述第一信息。
在一种可能的实现方式中，在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第二预设时长后，所述轮胎简易模型的模拟车速与所述驱动轮模型的模拟车速之差在第二预设范围内时之后，且在生成第一信息之前，所述当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，还包括：在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第三预设时长后，所述简易轮胎的轮胎变形量与所述驱动轮的轮胎变形量之差在第四预设范围内时；且在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第四预设时长后，所述简易轮胎对地面的反作用力与所述驱动轮对地面的反作用力之差在第四预设范围内时时，生成所述第一信息。
在一种可能的实现方式中，所述工程车辆为装载机；其中，所述轮胎属性参数包括：空载轮胎半径、轮胎胎体半径、轮胎径向刚度、轮胎纵向刚度、径向阻尼比、静摩擦系数、滑动摩擦系数、滚动阻力力矩系数以及轮胎的侧偏角产生的横向刚度；所述有效属性参数包括：空载轮胎半径、轮胎胎体半径、轮胎径向刚度、轮胎纵向刚度、静摩擦系数、径向阻尼比以及滚动阻力力矩系数；其中，所述驱动平面微分方程为路面对轮胎的作用力与驱动力矩以及轮胎与地面之间的滚动摩擦力之间的关系式。
在一种可能的实现方式中，所述轮胎简易模型的构建方法，还包括：当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据不一致时，调整所述有效属性参数，并根据调整后的有效属性参数建立驱动轮的驱动平面微分方程。
在一种可能的实现方式中，所述有效属性参数的数量小于所述轮胎属性参数的数量。
作为本申请的第二方面，本申请还提供了一种工程车辆无人化作业的控制方法，包括：确定所述工程车辆的驱动轮的需求驱动力矩；确定工程车辆的轮胎的需求参数；将所述需求参数以及所述需求驱动力矩输入至轮胎简易模型中进行计算，生成所述工程车辆的驱动轮的转速；以及根据所述转速控制所述工程车辆的驱动轮的转动；其中，所述轮胎简易模型为经过上述所述的轮胎简易模型的构建方法构建而成。
在一种可能的实现方式中，所述工程车辆为装载机；所述需求参数包括空载轮胎半径、轮胎胎体半径、轮胎径向刚度、轮胎纵向刚度、静摩擦系数、径向阻尼比以及滚动阻力力矩系数。
作为本申请的第三方面，本申请还提供了一种工程车辆无人化控制系统，包括：传动系统模型，用于输出工程车辆的需求驱动力矩；轮胎简易模型，用于对所述传动系统模型输出的所述需求驱动力矩进行计算，生成所述工程车辆的轮胎转速；以及模型预测控制模型，用于根据所述轮胎简易模型输出的所述轮胎转速控制所述工程车辆的驱动轮的转动；其中，所述轮胎简易模型为经过上述所述的轮胎简易模型的构建方法构建而成。
作为本申请的第四方面，本申请还提供了一种搅拌站，包括：装载机；以及上述所述的工程车辆无人化控制系统；其中，所述装载机与所述模型预测控制模型通信连接，所述模型预测控制模型根据所述轮胎简易模型输出的所述轮胎转速控制所述装载机的驱动轮的转动。
本申请提供的轮胎简易模型的构建方法，可以根据工程车辆所处的工作场景以及工程结构的结构特点在常规轮胎属性参数中确定有效属性参数，并根据有效属性参数构建驱动平面微分方程以及轮胎简易模型，并根据常规轮胎模型属性参数构建常规驱动轮模型，将相同的驱动力矩输入至轮胎简易模型以及常规驱动轮模型进行计算，当轮胎简易模型输出的简易轮胎的运动数据与驱动轮模型输出的驱动轮的运动数据一致时，说明轮胎简易模型构建成功，可以降低轮胎模型的复杂度以及难度，使得将传动轴输入至轮胎模型后输出轮胎速度的难度降低。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1所示为本申请一实施例提供的一种轮胎简易模型的构建方法的流程示意图；
图2所示为本申请另一实施例提供的一种轮胎简易模型的构建方法的流程示意图；
图3所示为本申请另一实施例提供的一种轮胎简易模型的构建方法的流程示意图；
图4所示为本申请另一实施例提供的一种轮胎简易模型的构建方法的六层示意图；
图5所示为本申请一实施例提供的一种工程车辆无人化作业的控制方法的流程示意图；
图6所示为本申请一实施例提供的一种工程车辆无人化控制系统的工作原理图；
图7所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1所示本申请提供的一种轮胎简易模型的构建方法的流程示意图，如图1所示，该轮胎简易模型的构建方法包括如下步骤：
步骤S101：根据工程车辆的工作场景以及工程车辆的轮胎属性参数确定有效属性参数；
工程车辆的工作场景即为工程车辆中的轮胎以及与轮胎接触的接触面在工作过程中的配合情况，可包括：工程车辆的常规工作场景。例如装载机的特定工作场景为混凝土搅拌站，装载机可以实现把物料从料库到料仓的转移，装载机在工作过程中轮胎始终在水泥地面上运动，因此装载机的作业环境单一。
由于工程车辆的工作场景不同，工程车辆的结构也随之具有特定的结构，例如：由于装载机工作过程中轮胎始终在水泥地面上运动，路面激励频率低、装载机无减震系统，因此，装载机在结构上并没有悬架系统，轮胎与传动轴直接用螺栓固接。还例如装载机本身重量较大，且装载机在工作过程中轮胎始终在水泥地面上运动，装载机轮胎属于特种轮胎，轮胎刚性强，变形小。由于不同的工程车辆的工作场景以及工程车辆的结构特点，因此，在构建轮胎模型时，可以根据工程车辆所处的工作场景以及工程结构的结构特点在常规轮胎属性参数中确定有效属性参数，可以降低轮胎模型的复杂度，使得将传动轴输入至轮胎模型后输出轮胎速度的难度降低。
下面以装载机为例，根据装载机的工作场景在轮胎属性参数中确定装载机的轮胎的有效属性参数的确定方式：
Fiala轮胎模型中的轮胎属性参数包括9个轮胎属性：①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滑动摩擦系数μ1、⑧、滚动阻力力矩系数Cr、⑨、由于侧偏角产生的横向刚度Cɑ。
因此，基于Fiala轮胎模型在确定装载机的有效属性参数时，由于装载机在结构上并没有悬架系统，轮胎与传动轴直接用螺栓固接，因此，轮胎的倾斜角可以忽略不计，即由于侧偏角产生的横向刚度Cɑ可以设定为0，即有效属性参数不包括由于侧偏角产生的横向刚度Cɑ。另外，由于装载机本身重量较大，接触面为可看作刚性体的水泥地面，导致轮胎与地面的静摩擦力很大，且结合装载机轮胎属于特种轮胎，轮胎刚性强，变形小等特点，因此，轮胎的滑移率可以忽略不计，即轮胎与地面是纯滚动无相对滑移，滑动摩擦系数μ1可以设定为0，即有效属性参数不包括滑动摩擦系数μ1。综上所述，装载机的有效属性参数包括：7个轮胎属性：①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr。
步骤S102：根据有效属性参数构建轮胎简易模型；
以装载机为例，根据步骤S101中确定的装载机的7个有效属性参数：7个轮胎属性(①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr)来构建装载机的驱动轮的驱动平面微分方程。
由于有效属性参数的数量小于常规轮胎属性参数，因此，构建轮胎简易模型的难度以及复杂度降低。
步骤S103：根据轮胎属性参数构建驱动轮模型；
步骤S103即根据轮胎属性参数构建驱动轮模型，该驱动轮模型则是根据轮胎的常规轮胎属性构建的驱动轮模型。
具体的，可以根据Fiala轮胎模型来构建工程车辆的驱动轮模型。并将驱动力矩输入至驱动轮模型中进行计算，生成驱动轮的运动数据。即根据轮胎属性参数(例如：Fiala轮胎模型中的轮胎属性参数包括9个轮胎属性：①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滑动摩擦系数μ1、⑧、滚动阻力力矩系数Cr、⑨、由于侧偏角产生的横向刚度Cɑ)构建驱动轮模型。
步骤S104：将驱动力矩输入至轮胎简易模型进行计算，生成简易轮胎的运动数据；
将驱动力矩输入至步骤S102构建的轮胎简易模型进行计算，即对轮胎简易模型进行模型运算，以根据驱动力矩以及驱动平面微分方程确定该轮胎简易模型中的简易轮胎的运动数据。
其中，简易轮胎的运动数据可以但是不限于包括：简易轮胎的轮胎转速、轮胎简易模型的模拟车速、简易轮胎的轮胎变形量以及简易轮胎对地面的反作用力。
步骤S105：将驱动力矩输入至驱动轮模型进行计算，生成驱动轮的运动数据；
该驱动轮模型输入的驱动力矩与步骤S104中的输入轮胎简易模型中驱动力矩相同。
步骤S106：判断简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据是否一致；
当对轮胎简易模型以及驱动轮模型输入相同的驱动力矩时，通过判断步骤S104中轮胎简易模型输出的简易轮胎的运动数据与步骤S105中的驱动轮模型输出的驱动轮的运动数据的是否一致，可以验证轮胎简易模型是否构建成功。
步骤S107：当简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，第一信息用于表示轮胎简易模型构建成功。
即当步骤S107中的判断结果为是时，即当简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据一致，说明该轮胎简易模型构建成功，即可以根据工程车辆所处的工作场景以及工程结构的结构特点在常规轮胎属性参数中确定有效属性参数，可以降低轮胎模型的复杂度以及难度，使得将传动轴输入至轮胎模型后输出轮胎速度的难度降低。
即当步骤S106中的判断结果为否时，即当简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据不一致，说明该轮胎简易模型构建不成功，此时需要冲更新考虑步骤S101中确定的有效属性参数是否准确，即需要调整有效属性参数，执行步骤S108。
步骤S108：调整有效属性参数；并根据调整后的有效属性参数建立驱动轮的驱动平面微分方程以及初始轮胎简易模型，即重新根据调整后的有效属性参数执行步骤S102-步骤S106，直到步骤S106中的判断结果为是，轮胎简易模型构建成功。
具体的，调整有效属性参数可以相对上次确定的有效属性参数的基础上增加有效属性参数、减少有效属性参数或者更换有效属性参数。
本申请提供的轮胎简易模型的构建方法，可以根据工程车辆所处的工作场景以及工程结构的结构特点在常规轮胎属性参数中确定有效属性参数，并根据有效属性参数构建驱动平面微分方程以及轮胎简易模型，并根据常规轮胎模型属性参数构建常规驱动轮模型，将相同的驱动力矩输入至轮胎简易模型以及常规驱动轮模型进行计算，当轮胎简易模型输出的简易轮胎的运动数据与驱动轮模型输出的驱动轮的运动数据一致时，说明轮胎简易模型构建成功，可以降低轮胎模型的复杂度以及难度，使得将传动轴输入至轮胎模型后输出轮胎速度的难度降低。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，具体的，步骤S102(根据有效属性参数构建轮胎简易模型)包括如下步骤：
步骤S1021：根据有效属性参数建立驱动轮的驱动平面微分方程；
当步骤S101确定工程车辆的有效属性参数后，根据有效属性参数建立该工程车辆的驱动轮的驱动平面微分方程，当驱动机构将驱动力输入驱动轮后，根据该驱动平面微分方程以及驱动力可确定轮胎对路面的作用力，从而根据轮胎对路面的作用力确定车轮的转速、车速等工程车辆的运动数据。
具体的，以装载机为例，根据步骤S101中确定的装载机的7个有效属性参数：7个轮胎属性(①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr)来构建装载机的驱动轮的驱动平面微分方程。
其中，驱动平面微分方程为路面对轮胎的作用力与驱动力矩以及轮胎与地面之间的滚动摩擦力之间的关系式。
步骤S1022：根据有效属性参数构建初始轮胎简易模型；
在步骤S101确定工程车辆的有效属性参数后，根据有效属性参数构建该工程车辆的轮胎简易模型。
以装载机为例，根据步骤S101中确定的装载机的7个有效属性参数：7个轮胎属性后，基于仿真软件，根据装载机的7个轮胎属性(①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr)构建一个类似于轮胎的圆柱体，即初始轮胎简易模型。
步骤S1023：将驱动平面微分方程编写入所述初始轮胎简易模型进行模拟，生成轮胎简易模型；
将步骤S1021中确定的驱动平面微分方程以程序的方式编写至步骤S1021中构建的初始轮胎简易模型中，以给圆柱体添加由驱动平面微分方程确定的数学表达式，生成轮胎简易模型。
在一种可能的实现方式中，如图3所示，步骤S107(当简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，第一信息用于表示轮胎简易模型构建成功)具体可包括如下步骤：
步骤S1071：在轮胎简易模型开始计算之时起至第一预设时长后，简易轮胎的轮胎转速与驱动轮的驱动轮的转速之差在第一预设范围内；且在轮胎简易模型开始计算之时起至第二预设时长后，轮胎简易模型的模拟车速与驱动轮模型的模拟车速之差在第二预设范围内时，生成第一信息。
即当驱动力矩输入至轮胎简易模型以及驱动轮模型后，轮胎简易模型以及驱动轮模型分别进行计算，并输出简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据。在轮胎简易模型开始计算之时起至第一预设时长后，简易轮胎的轮胎转速与驱动轮的驱动轮的转速之差在第一预设范围内，即经过第一预设时长后，简易轮胎的轮胎转速与驱动轮的转速趋于一致，并且在轮胎简易模型开始计算之时起至第二预设时长后，轮胎简易模型的模拟车速与驱动轮模型的模拟车速也趋于一致，说明该简易轮胎构建成功，可以实现将驱动力矩输入至该轮胎简易模型后，输出轮胎的转速和车辆的速度的黑匣子功能。
以装载机为例，根据装载机的7个轮胎属性(①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr)构建的轮胎简易模型，根据Fiala轮胎模型中的轮胎属性参数包括9个轮胎属性(①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滑动摩擦系数μ1、⑧、滚动阻力力矩系数Cr、⑨、由于侧偏角产生的横向刚度Cɑ)构建驱动轮模型。当将驱动力矩15000分别输入轮胎简易模型以及驱动轮模型后，经过一段时间后，简易轮胎的轮胎转速与驱动轮的驱动轮的转速趋于一致；轮胎简易模型的模拟车速与驱动轮模型的模拟车速也趋于一致，说明根据装载机的7个有效属性参数(①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr)构建的轮胎简易模型构建成功，即可将该装载机的轮胎简易模型应用在装载机的无人化控制系统中，当输入装载机的轮胎简易模型驱动力矩后，可输出装载机的轮胎转速以及装载机的车速，实现了装载机的黑匣子功能。
在一种可能的实现方式中，如图4所示，步骤S107(当简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，第一信息用于表示轮胎简易模型构建成功)具体还可包括如下步骤：
步骤S1072：在轮胎简易模型开始计算之时起至第三预设时长后，简易轮胎的轮胎变形量与驱动轮的轮胎变形量之差在第四预设范围内时；且在轮胎简易模型开始计算之时起第四至预设时长后，简易轮胎对地面的反作用力与驱动轮对地面的反作用力之差在第四预设范围内时时，生成第一信息。即验证对简易轮胎的运动数据与驱动轮的运动数据是否一致时，综合了四项验证方式，(1)简易轮胎的轮胎转速与驱动轮的转速是否趋于一致；(2)轮胎简易模型的模拟车速与驱动轮模型的模拟车速是否趋于一致；(3)简易轮胎对地面的反作用力与驱动轮对地面的反作用力是否趋于一致；(4)简易轮胎的轮胎变形量与驱动轮的轮胎变形量是否趋于一致。当四项验证方法均趋于一致时，轮胎简易模型构建成功，提高了轮胎简易模型的准确率。
作为本申请的第二方面，本申请还提供了一种工程车辆无人化作业的控制方法，图5所示为本申请一实施例提供的一种工程车辆无人化作业的控制方法的流程示意图，如图5所示，该工程车辆无人化作业的控制方法包括如下步骤：
步骤S10：确定工程车辆的轮胎的需求参数；
该轮胎的需求参数为上述步骤S101中的构建轮胎简易模型时所用的有效属性参数，例如当工程车辆为装载机时，构建装载机的轮胎简易模型时所用的有效属性参数为：①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr；那么步骤S10中的装载机的轮胎的需求参数也为①、空载轮胎半径R1、②、轮胎胎体半径R2、③、轮胎径向刚度KZ、④、轮胎纵向刚度Cs、⑤、径向阻尼比τ、⑥、静摩擦系数μ0、⑦、滚动阻力力矩系数Cr。
步骤S20：将需求参数以及需求驱动力矩输入至与工程车辆对应的轮胎简易模型中进行计算，生成工程车辆的驱动轮的转速，其中，轮胎简易模型为经过上述的轮胎简易模型的构建方法构建而成；
步骤S30：根据转速控制工程车辆的驱动轮的转动；
通过上述所述的轮胎简易模型的构建方法构建成的轮胎简易模型，根据工程车辆的特定工作场景构建，用来构建模型的有效属性参数数量相对现有技术中的轮胎模型的轮胎属性参数少，可以降低轮胎模型的复杂度以及难度，使得将传动轴输入至轮胎模型后输出轮胎速度的难度降低，方便快捷的实现了简易轮胎模型的黑匣子功能，进而方便快捷控制装载机的无人化作业。
作为本申请的第三方面，本申请还提供了一种工程车辆无人化作业的控制系统，图6所示为本申请实施例提供的一种工程车辆无人化作业的控制系统的工作原理图，如图6所示，工程车辆无人化作业的控制系统包括：
传动系统模型100，用于输出工程车辆的需求驱动力矩；
轮胎简易模型200，用于对传动系统模型100输出的需求驱动力矩进行计算，生成工程车辆的轮胎转速；以及
模型预测控制模型(MPC控制模型)300，用于根据轮胎简易模型200输出的轮胎转速控制工程车辆的驱动轮的转动；
其中，轮胎简易模型200为经过上述所述的轮胎简易模型的构建方法构建而成。
本申请提供的工程车辆无人化作业的控制系统，通过采用与工程车辆对应的轮胎简易模型200与传动系统模型100相结合，将传动系统模型100输出的驱动力矩输入至轮胎简易模型200中，轮胎简易模型200对驱动力矩进行计算，然后输出工程车辆的驱动轮的轮胎转速，从而可以自动控制装载机的无人化作业，另外，轮胎简易模型200是根据工程车辆的特定工作场景而构建的，轮胎简易模型的复杂度以及难度较低，方便快捷的实现了简易轮胎模型的黑匣子功能，进而方便快捷控制装载机的无人化作业。
作为本申请的第四方面，本申请还提供了一种搅拌站，该搅拌站包括：
装载机；以及上述所述的工程车辆无人化控制系统；
其中，装载机与模型预测控制模型(MPC控制模型)通信连接，模型预测控制模型(MPC控制模型)根据轮胎简易模型输出的轮胎转速控制装载机的驱动轮的转动。实现了简易轮胎模型的黑匣子功能，进而方便快捷控制装载机的无人化作业。
下面，参考图7来描述根据本申请实施例的电子设备。图7所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
如图7所示，电子设备600包括一个或多个处理器601和存储器602。
处理器601可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或信息执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备600中的其他组件以执行期望的功能。
存储器601可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序信息，处理器601可以运行所述程序信息，以实现上文所述的本申请的各个实施例的轮胎简易模型的构建方法或者其他期望的功能。
在一个示例中，电子设备600还可以包括：输入装置603和输出装置604，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
该输入装置603可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置604可以向外部输出各种信息。该输出装置604可以包括例如显示器、通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图7中仅示出了该电子设备600中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备600还可以包括任何其他适当的组件。
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序信息，所述计算机程序信息在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书中描述的根据本申请各种实施例的轮胎简易模型的构建方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序信息，所述计算机程序信息在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书根据本申请各种实施例的轮胎简易模型的构建方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
以上所述仅为本申请创造的较佳实施例而已，并不用以限制本申请创造，凡在本申请创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮胎简易模型的构建方法，其特征在于，包括：
根据所述工程车辆的工作场景以及工程车辆的轮胎属性参数确定有效属性参数，所述有效属性参数的数量小于所述轮胎属性参数的数量；
根据所述有效属性参数构建轮胎简易模型；
根据所述轮胎属性参数构建驱动轮模型；
将驱动力矩输入至所述轮胎简易模型进行计算，生成简易轮胎的运动数据；
将所述驱动力矩输入所述驱动轮模型进行计算，生成驱动轮的运动数据；
当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，所述第一信息用于表示所述轮胎简易模型构建成功。
2.根据权利要求1所述的轮胎简易模型的构建方法，其特征在于，根据所述有效属性参数构建轮胎简易模型，包括：
根据所述有效属性参数建立驱动轮的驱动平面微分方程；
根据所述有效属性参数构建初始轮胎简易模型；
将所述驱动平面微分方程编写入所述初始轮胎简易模型进行模拟，生成轮胎简易模型。
3.根据权利要求1所述的轮胎简易模型的构建方法，其特征在于，当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，包括：
在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第一预设时长后，所述简易轮胎的轮胎转速与所述驱动轮的驱动轮的转速之差在第一预设范围内；且
在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第二预设时长后，所述轮胎简易模型的模拟车速与所述驱动轮模型的模拟车速之差在第二预设范围内时，生成所述第一信息。
4.根据权利要求3所述的轮胎简易模型的构建方法，其特征在于，在在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第二预设时长后，所述轮胎简易模型的模拟车速与所述驱动轮模型的模拟车速之差在第二预设范围内时之后，且在生成第一信息之前，所述当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据一致时，生成第一信息，还包括：
在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第三预设时长后，所述简易轮胎的轮胎变形量与所述驱动轮的轮胎变形量之差在第四预设范围内时；且
在所述轮胎简易模型开始计算之时起至第四预设时长后，所述简易轮胎对地面的反作用力与所述驱动轮对地面的反作用力之差在第四预设范围内时时，生成所述第一信息。
5.根据权利要求3所述的轮胎简易模型的构建方法，其特征在于，所述工程车辆为装载机；
其中，所述轮胎属性参数包括：空载轮胎半径、轮胎胎体半径、轮胎径向刚度、轮胎纵向刚度、径向阻尼比、静摩擦系数、滑动摩擦系数、滚动阻力力矩系数以及轮胎的侧偏角产生的横向刚度；
所述有效属性参数包括：空载轮胎半径、轮胎胎体半径、轮胎径向刚度、轮胎纵向刚度、径向阻尼比、静摩擦系数以及滚动阻力力矩系数；
其中，所述驱动平面微分方程为路面对轮胎的作用力与驱动力矩以及轮胎与地面之间的滚动摩擦力之间的关系式。
6.根据权利要求1所述的轮胎简易模型的构建方法，其特征在于，还包括：
当所述简易轮胎的运动数据与所述驱动轮的运动数据不一致时，调整所述有效属性参数，并根据调整后的有效属性参数建立驱动轮的驱动平面微分方程。
7.一种工程车辆无人化作业的控制方法，其特征在于，包括：
确定所述工程车辆的驱动轮的需求驱动力矩；
确定工程车辆的轮胎的需求参数；
将所述需求参数以及所述需求驱动力矩输入至轮胎简易模型中进行计算，生成所述工程车辆的驱动轮的转速；以及
根据所述转速控制所述工程车辆的驱动轮的转动；
其中，所述轮胎简易模型为经过权利要求1-6任一项所述的轮胎简易模型的构建方法构建而成。
8.根据权利要求7所述的工程车辆无人化作业的控制方法，其特征在于，所述工程车辆为装载机；
所述需求参数包括空载轮胎半径、轮胎胎体半径、轮胎径向刚度、轮胎纵向刚度、静摩擦系数、径向阻尼比以及滚动阻力力矩系数。
9.一种工程车辆无人化控制系统，其特征在于，包括：
传动系统模型，用于输出工程车辆的需求驱动力矩；
轮胎简易模型，用于对所述传动系统模型输出的所述需求驱动力矩进行计算，生成所述工程车辆的轮胎转速；以及
模型预测控制模型，用于根据所述轮胎简易模型输出的所述轮胎转速控制所述工程车辆的驱动轮的转动；
其中，所述轮胎简易模型为经过权利要求1-6任一项所述的轮胎简易模型的构建方法构建而成。
10.一种搅拌站，其特征在于，包括：
装载机；以及
权利要求9所述的工程车辆无人化控制系统；
其中，所述装载机与所述模型预测控制模型通信连接，所述模型预测控制模型根据所述轮胎简易模型输出的所述轮胎转速控制所述装载机的驱动轮的转动。
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