CN109116735A - 一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制*** - Google Patents

一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制*** Download PDF

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隋曦
刘庆
贺俊杰
张照昆
李栋良
叶怀东
于鹏飞
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供了一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***，包括设于驾驶室内的程序控制器和显示器，程序控制器接收位于车辆四角及前端的红外距离传感器、设于前后桥转轴位置的转向角度传感器、设于传动轴附近的速度传感器的数据，输出转向和油门信号控制设于前机架的电控转向比例阀和电控油门比例阀，车辆正前方设有安全光栅传感器，前机架上设有液压油缸和制动电磁阀，所有传感器和执行器分别与程序控制器的输入输出端相连。本发明可以用在井下恶劣环境下，减少人力成本，特别是程序控制器中加入模糊控制算法和PID串级控制，能够对设备的行驶状态做出快速准确的判断，形成闭环控制。

Description

一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***
技术领域
本发明属于矿山设备技术领域，具体地说涉及一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***。
背景技术
目前，地下矿山无轨设备运行方式还只有人为驾驶和使用遥控控制方式，在行驶途中需要进行人为干预，耗费大量的人力，人力成本较高。
发明内容
本发明提供了一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***，解决了背景技术中的人为驾驶和使用遥控控制方式需要进行人为干预，耗费大量的人力，人力成本较高的缺点。
本发明的技术方案是这样实现的：一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***，包括设于驾驶室内的程序控制器和显示器，显示器显示车辆速度和转向角度，程序控制器接收位于车辆四角及前端的红外距离传感器、设于前后桥转轴位置的转向角度传感器设于传动轴附近的速度传感器的数据，输出转向信号控制电控转向比例阀和电控油门比例阀，车辆正前方设有安全光栅传感器，前机架上设有提供转向和制动力的液压油缸和制动电磁阀，所有传感器和执行器分别与程序控制器的输入输出端相连；
具体程序为：程序控制器接收红外距离传感器、转向角度传感器、速度传感器的数据，通过模糊控制算法及计算分析，确定当前无轨设备转向角度和在巷道的相对位置，采用PID串级控制，给出设定的旋转角度和行驶速度，输出转向信号控制电控转向比例阀和电控油门比例阀，在行驶途中不断探测角度和速度传感器的控制信号，不断修正转向角度和行驶速度，形成闭环控制；速度根据当时运行角度设定，当设备前端的红外距离传感器检测到障碍物时，控制沿右侧行驶，当前端的安全光栅传感器感应障碍物后，控制制动电磁阀刹车制动，实现无轨设备的自动安全运行；
优选的，所述模糊控制算法为：
转向输出：OUT=16(An-Bn)/L×γ1+k；
前车架与巷道角度: sinβ=L1/(A0＋B0＋L0)；
油门：cosβ×αn[(kp+ki+kd)u（k）+(-kp-2kd)u(k-1)]；
根据相关参数设定多个模糊控制系数γ1，γ2…γ(n-1)，γn
A0,B0…A3，B3…An,Bn为测量的距离；
L0,L1分别为车宽和巷道宽度；
L为传感器量程；
M为电气量程；
k为初始常数；
α1，α2,…a(n-1),an为参数；
β为车辆与巷道的角度；
δ为前后车架倾角；
u(k)，u（k-1）为前后周期速度；
kp，ki，kd为pid参数。
本发明的有益效果是：本发明可以用在井下恶劣环境下，减少人力成本，特别是程序控制器模糊控制算法和PID串级控制的应用，能够对设备的行驶状态做出快速准确的判断，形成闭环控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为行驶过程示意图。
零件说明：1、程序控制器，2、红外距离传感器，3、转向角度传感器，4、安全光栅传感器，5、电控转向比例阀，6、液压油缸，7、显示器，8、电控油门比例阀，9、制动电磁阀，10、速度传感器；γ1，γ2…γ(n-1)，γn为模糊控制系数；A0,B0…A3，B3…An,Bn为测量的距离；L0,L1分别为车宽和巷道宽度；L为传感器量程；M为电气量程；k为初始常数；α1，α2,…a(n-1),an为参数；β为车辆与巷道的角度；δ为前后车架倾角；u(k)，u（k-1）为前后周期速度；kp，ki，kd为pid参数。
具体实施方式
为了更好地理解与实施，下面结合附图对本发明作进一步描述：一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***，包括设于驾驶室内的程序控制器1和显示器7，显示器7显示车辆速度和转向角度，程序控制器1接收位于车辆四角及前端的红外距离传感器2、设于前后桥转轴位置的转向角度传感器3、设于传动轴附近的速度传感器10的数据，通过ST语言编写模糊控制算法，消除干扰数据，优化数据，运行中采用 PID串级控制，减少扰动，驾驶过程闭环控制，自动整定，输出转向和油门信号控制设于前机架的电控转向比例阀5和电控油门比例阀8，车辆正前方设有安全光栅传感器4，前机架上设有提供转向和制动力的液压油缸6和制动电磁阀9，所有传感器和执行器分别与程序控制器1的输入输出端相连。
在地下巷道中将设备（如铲运机）转至自动运行状态，转向控制由控制器程序控制，程序控制器1收集位于车辆四角及前端的红外距离传感器2、前后桥转轴位置的转向角度传感器3、安装于车辆前端安全光栅传感器4和安装于传动轴附近的速度传感器10的信号，通过程序控制器模糊控制算法及计算分析，确定当前无轨设备转向角度和在巷道的相对位置，采用PID串级控制，给出设定的旋转角度和行驶速度，输出转向信号控制电控转向比例阀5和电控油门比例阀8，在行驶途中不断探测角度和速度传感器的控制信号，不断修正转向角度和行驶速度，形成闭环控制；速度根据当时运行角度设定，当设备前端的红外距离传感器2检测到障碍物时，控制沿右侧行驶，当前端的安全光栅传感器4感应障碍物后，控制制动电磁阀9刹车制动，实现无轨设备的自动安全运行。
具体的，如图2，当A1与B1不相等时，按公式计算转向输出及车辆与巷道角度，根据模糊控制算法，计算当前状态的转向输出及油门输出，并不断修正转向角度和行驶油门，直到An=Bn，且前车架与巷道平行，β角度约为0，停止转向输出，按设定油门行驶，出现偏差则重复上述过程。

Claims (2)

1.一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***，其特征在于包括设于驾驶室内的程序控制器（1）和显示器（7），显示器（7）显示车辆速度和转向角度，程序控制器（1）接收位于车辆四角及前端的红外距离传感器（2）、设于前后桥转轴位置的转向角度传感器（3）、设于传动轴附近的速度传感器（10）的数据，输出转向和油门信号控制设于前机架的电控转向比例阀（5）和电控油门比例阀（8），车辆正前方设有安全光栅传感器（4），前机架上设有提供转向和制动力的液压油缸（6）和制动电磁阀（9），所有传感器和执行器分别与程序控制器（1）的输入输出端相连；
具体程序为：程序控制器（1）接收红外距离传感器（2）、转向角度传感器（3）、速度传感器（10）的数据，通过模糊控制算法及计算分析，确定当前无轨设备转向角度和在巷道的相对位置，采用PID串级控制，给出设定的旋转角度和行驶速度，输出转向信号控制电控转向比例阀5和电控油门比例阀8，在行驶途中不断探测角度和速度传感器的控制信号，不断修正转向角度和行驶速度，形成闭环控制；速度根据当时运行角度设定，当设备前端的红外距离传感器（2）检测到障碍物时，控制沿右侧行驶，当前端的安全光栅传感器（4）感应障碍物后，控制制动电磁阀（9）刹车制动，实现无轨设备的自动安全运行。
2.如权利要求1所述的一种地下矿山无轨设备的自动行驶控制***，其特征在于所述模糊控制算法为：
转向输出：OUT=16(An-Bn)/L×γ1+k；
前车架与巷道角度: sinβ=L1/(A0＋B0＋L0)；
油门：cosβ×αn[(kp+ki+kd)u（k）+(-kp-2kd)u(k-1)]；
根据相关参数设定多个模糊控制系数γ1，γ2…γ(n-1)，γn；
A0,B0…A3，B3…An,Bn为测量的距离 ；
L0、L1分别为车宽和巷道宽度；
L为传感器量程；
M为电气量程；
k为初始常数；
α1，α2,…a(n-1),an为参数；
β为车辆与巷道的角度；
δ为前后车架倾角；
u(k)，u（k-1）为前后周期速度；
kp、ki、kd为pid参数。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112267515A (zh) * 2020-10-16 2021-01-26 安百拓（南京）建筑矿山设备有限公司 地下铲运机转向控制方法、***、程序、介质及铲运机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3535361A1 (de) * 1985-10-03 1987-04-16 Falkenroth Soehne Kratzer fuer kratzfoerderer unter tage
CN101713999A (zh) * 2009-11-18 2010-05-26 北京矿冶研究总院 地下自主铲运机的导航控制方法
CN104881025A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种地下矿用车辆的反应式导航控制方法
CN105006184A (zh) * 2015-06-03 2015-10-28 燕山大学 一种无轨道分体式液压动车组实验平台转向控制策略
CN106759618A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 电子科技大学 一种地下铲运机的无线遥控方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3535361A1 (de) * 1985-10-03 1987-04-16 Falkenroth Soehne Kratzer fuer kratzfoerderer unter tage
CN101713999A (zh) * 2009-11-18 2010-05-26 北京矿冶研究总院 地下自主铲运机的导航控制方法
CN104881025A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种地下矿用车辆的反应式导航控制方法
CN105006184A (zh) * 2015-06-03 2015-10-28 燕山大学 一种无轨道分体式液压动车组实验平台转向控制策略
CN106759618A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 电子科技大学 一种地下铲运机的无线遥控方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚泽清: "《全国大学生数学建模竞赛赛题与优秀论文评析 2005年-2011年A题》", 31 May 2012, 国防工业出版社 *
李晓梅: "井下液压凿岩台车安全自主导航的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库•工程科技Ⅰ辑》 *
祝志慧: "《械工程测试技术》", 30 June 2017, 华中科技大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112267515A (zh) * 2020-10-16 2021-01-26 安百拓（南京）建筑矿山设备有限公司 地下铲运机转向控制方法、***、程序、介质及铲运机

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