[發明專利]一種實現液壓載重車多車組協調作業的控制方法

有效

• 申請號: 201310102486.5
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103217978A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 趙靜一;郭銳;唱榮蕾;劉晨
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明屬于測控技術領域，涉及一種實現液壓載重車多車組協調作業的控制方法，其可以實現巷道無軌輪式液壓載重車的無人自動駕駛。

背景技術

在礦山開采中，礦井下重型采掘、支護設備常需要由液壓載重車運輸轉移工作面。由于巷道的地形較復雜，空間狹小，在運輸設備的過程中對液壓載重車的控制較困難。現有的井下巷道液壓載重車由人工駕駛，在實際運行的過程中，井下巷道特殊的環境極易對駕駛員產生影響。由于井下巷道空間狹小，駕駛員精神必須保持長時間高度集中，如若操控不當就可能發生載重車與巷道壁或液壓支護設備的刮蹭與碰撞，甚至造成巷道塌陷等重大安全事故。因此，現有的井下巷道液壓載重車駕駛對人員要求高，風險大，很難保證井下特殊條件下的安全生產。

發明內容

本發明的目的是為解決上述問題，提供一種實現液壓載重車多車組協調作業的控制方法，基于該控制方法可以實現巷道無軌輪式液壓載重車多車組的無人自動駕駛。

本發明從解決實際問題出發，采用了以下技術方案：

（1）硬件系統包括超聲波測距系統、CAN現場總線系統、中央處理器、人機交互系統及執行系統；

（2）應用超聲波測距原理，使用超聲波測距傳感器來實時采集車體與巷道壁的距離信息，從而對車體和巷道壁之間的相對位置關系進行確定，同時超聲波測距傳感器采用了防爆處理，適應了井下的特殊環境；

（3）前車通過超聲波測距傳感器測出的信息，傳送給中央處理器，中央處理器根據以設定好的程序計算出車相對于巷道的車體速度、轉向角度、行走軌跡、路徑的信息，并將該位置信息上傳至CAN總線系統，供后車調用；

（4）動車組中每個車具有獨立的處理器，后車處理器從CAN總線中下載前車的姿態信息，根據前車的姿態信息，處理器根據控制程序來運算跟蹤前車運動軌跡所需的幾何參數，進而確定本車的運動軌跡，達到后車自動跟蹤前車的目的，且在循跡運動的過程中兩車的距離保持一定；

（5）動車組中每個車首尾相連構成一個串聯系統，前車的運動能被后車實時識別，后車根據前車姿態信息來控制本車的運動，而后車的姿態信息再上傳至總線系統，從而使下一車有運動的參考信息，實現多車組的協調工作；

（6）動車組中每個車的處理器，在跟蹤前車運動軌跡的基礎上，實時匯總本車超聲波測距傳感器測量的車體與巷道壁之間的距離信息，動車組中每個車的液壓系統中都包含PLC控制系統，通過各車PLC控制器的獨立控制各閥、泵、馬達等液壓元件、調整車的姿態來來保證后車不與巷道壁發生刮蹭、碰撞，并實現車的自動糾偏；

（7）為了實現動車組各車直行、轉向間的協調作業，軟件系統采用模塊化設計，即主程序可分為若干塊，每個程序塊有不同的功能，而程序庫中存有更多的擴展程序塊，通過不同程序塊的組合，可以使動車組完成不同的動作，從而擴大了動車組的工作范圍；

（8）本發明可以采用單人駕駛或人工遙控動力源車，后續載重液壓車自動跟蹤前車軌跡的作業方式，也可以采用全自動無人駕駛方式，避免了因人為駕駛操作失誤而帶來的安全隱患。

所述中央處理器為普通電子計算機或工業計算機。

所述執行系統由液壓載重車的各液壓元件組成，每輛車的PLC控制器可以控制各液壓元件執行相應動作。

超聲波測距系統由超聲波傳感器、溫度補償器、A/D轉換器組成，可以對車體與巷道壁距離進行實施測量，并將信息轉化為電信號；超聲波傳感器由發射器、接收器組成，發射器發出超聲波，經巷道壁反彈后由接收器接收，根據發射與接收的時間差來計算車與壁之間的距離。超聲波在空氣中的傳播速度為已知u，測量超聲波從發射到遇到障礙物反射回來這個過程的時間差t。測得的時間差和聲速相乘就可以得到超聲波往返過程中走過的路程，所測距離S為聲波傳輸距離的一半：

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