[發明專利]一種基于視覺導引的輪胎吊自動糾偏控制模型確定方法

有效

• 申請號: 201911204269.0
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111025900B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張伯川;唐波;劉燕欣;高仕博;肖利平;張聰;閆威;徐安盛;許敏;閆濤;常城;張藝佳;蘇曉靜;熊寸平;魏小丹;司文杰
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明涉及一種基于視覺導引的輪胎吊自動糾偏控制模型確定方法，通過下述方式實現：根據給定的輪胎吊的位置偏差確定輪胎吊自動糾偏策略；所述的策略采用差速控制方法改變位置偏差，即先加速單側輪組，再反向加速另側輪組使退出差速糾偏的時刻的位置偏差和角度偏差為0；根據輪胎吊行駛時縱向動力學數學模型，推導出輪胎吊差速控制期間加速度及轉向角速度；根據上述差速控制期間加速度及轉向角速度結合給定的位置偏差、角度偏差，推導出輪胎吊差速控制期間輪胎吊運動軌跡的解析表達式；并根據所述的運動軌跡的解析表達式，推導出輪胎吊差速控制期間輪胎吊差速糾偏最大位置偏差表達式。

技術領域

本發明提供一種基于視覺導引的輪胎吊自動糾偏控制模型設計，該發明利用機器視覺技術獲取輪胎吊與路徑標識線的相對偏差，并以解析方法直接得到輪胎吊運動軌跡，由于考慮了差速控制加速度的影響，可以準確給出速度最優控制量來控制輪胎吊行進。

背景技術

港口作業中，需要經常使用輪胎吊來實現集裝箱在不同堆場間的轉運。目前，國內外各港口主要通過在不同堆場間標示輪胎吊行進線，輪胎吊行駛過程中，司機通過目測輪胎吊與行進線的位置偏差進行手動糾偏處理。由于港口作業區中輪胎吊行進區域緊鄰堆場區域且輪胎吊行進允許偏差區域很小，因此，在輪胎吊行駛過程中，司機勞動強度極大也極易疲勞，稍有疏忽，就可能使輪胎吊與堆場區域中的集裝箱發生碰觸，從而產生堆場坍塌或者輪胎吊損壞事故。所以急需一種輪胎吊行進自動糾偏系統來實現輪胎吊的行進自動控制，而自動糾偏控制模型設計則是自動糾偏系統的關鍵環節。目前常用的糾偏控制方法有PID控制最優控制、模糊控制等，由于這些方法均沒有給出輪胎吊運動的解析表達，也沒有考慮差速控制時加速度的影響，因此，這些方法在解決輪胎吊的路徑規劃問題時都不可避免的存在控制參數整定困難的問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于視覺導引的輪胎吊自動糾偏控制模型設計方法。

本發明解決技術的方案是：一種基于視覺導引的輪胎吊自動糾偏控制模型確定方法，通過下述方式實現：

根據給定的輪胎吊的位置偏差確定輪胎吊自動糾偏策略；所述的策略采用差速控制方法改變位置偏差，即先加速單側輪組，再反向加速另側輪組使退出差速糾偏的時刻的位置偏差和角度偏差為0；

根據輪胎吊行駛時縱向動力學數學模型，推導出輪胎吊差速控制期間加速度及轉向角速度；

根據上述差速控制期間加速度及轉向角速度結合給定的位置偏差、角度偏差，推導出輪胎吊差速控制期間輪胎吊運動軌跡的解析表達式；并根據所述的運動軌跡的解析表達式，推導出輪胎吊差速控制期間輪胎吊差速糾偏最大位置偏差表達式。

優選的，所述的輪胎吊自動糾偏策略具體為：

當位置偏差Δd＞0時，先左側輪組加速，加速時長T1；右側輪組速度不變，利用正差速糾偏，直到位置偏差滿足預設條件，該階段時長T2；左右側輪組差速為零；再右側輪組加速，結束時刻記t₁,左側輪組速度不變，利用負差速糾偏，使位置偏差和角度偏差同時滿足要求；

當位置偏差Δd＜0時，先右側輪組加速，加速時長T1；左側輪組速度不變，利用正差速糾偏，直到位置偏差滿足預設條件，該階段時長T2；左右側輪組差速為零；再左側輪組加速，結束時刻記t₁,右側輪組速度不變，利用負差速糾偏，使位置偏差和角度偏差同時滿足要求。

優選的，正差速為Δv＝(0.05～0.5)V₀，V₀為加速輪組未糾偏前的速度；

負差速Δv(t₁)根據負差速開始加速時刻t₀的位置偏差Δd(t₀)和角度偏差Δα(t₀)計算，計算公式如下：

其中，