[發明專利]一種面向露天礦區無人駕駛車輛的制動力標定方法

有效

• 申請號: 202010943841.1
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112109727B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉麗;張巍;袁廣忠;趙明磊;孟祥春;張海福
• 申請（專利權）人: 北京踏歌智行科技有限公司;內蒙古霍林河露天煤業股份有限公司
• 主分類號: B60W50/02
• 分類號: B60W50/02;B60W40/105;B60T17/22;G06F17/11;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種露天礦區無人駕駛車輛的制動力標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在車輛進行無人駕駛前，獲取一系列制動開度及其對應的車速，根據車輛動力學公式計算出相應的制動力；

S2：對步驟S1獲取制動開度、車速和制動力數據進行預處理，作為神經網絡的訓練樣本數據集；

S3：根據步驟S2預處理后得到的訓練樣本數據集，將制動開度和車速作為BP神經網絡的輸入，制動力作為BP神經網絡的輸出，離線訓練，得到三者的非線性關系；

離線訓練BP神經網絡的具體步驟為：

S3-1：網絡初始化；

將制動開度和車速作為輸入X，制動力作為輸出U，根據輸入輸出，確定網絡輸入層神經元數、隱含層神經元數、輸出層神經元數；

初始化輸入層、隱含層和輸出層神經元之間的連接權，具體為，隱含層為一層，則輸入層第h個神經元與隱含層第i個神經元之間的連接權為W_hi，其中，h＝1，2，i＝1，2…m；隱含層為至少兩層，則第一個隱含層第i個神經元到第二個隱含層第j個神經元之間的連接權為G_ij，以此類推，j＝1，2…n；隱含層為一層，則隱含層第i個神經元到輸出層第k個神經元之間的連接權為F_ik，其中，k＝1；隱含層為至少兩層，則第二個隱含層的第j個神經元到輸出層的第k個神經元之間的連接權為F_jk，其中，k＝1；

S3-2：計算隱含層輸出；

將步驟S2預處理后的樣本數據集中制動開度和車速數據輸入，隱含層為一層，則第一個隱含層第i個神經元接收到的輸入α_i為：

隱含層為至少兩層，則第二個隱含層第j個神經元接收到的輸入β_j為：

其中，X_h為輸入層的第h個神經元，G_ij為第一個隱含層的第i個神經元到第二個隱含層的第j個神經元之間的權值；神經網絡結構中神經元的傳遞函數采用雙曲正切函數tansig，tansig傳遞函數f(x)為：

其中，e為自然對數函數的底數，x為自變量；

S3-3：計算輸出層輸出；

隱含層為一層，隱含層的最終輸出作為輸出層的輸入，則輸出層第k個神經元接收到的輸入U_k為：

隱含層為至少兩層，則輸出層第k個神經元接收到的輸入U_k為：

其中，F_jk為第二個隱含層的第j個神經元到輸出層的第k個神經元之間的權值；

S3-4：均方誤差函數；

對訓練例(X^p U^p)，p為訓練樣本數，神經網絡的輸出為U^p，則經過神經網絡的輸出與實際輸出的均方誤差E_p為：

其中，為第p個樣本輸入值輸入到神經網絡，經過神經網絡計算后，第k個輸出神經元輸出的值，為第p個訓練樣本輸出值；

S3-5：判斷是否達到目標；

E_p＞ε，則進行步驟S3-7的權值更新，否則訓練結束，ε為訓練要求精度；

S3-6：判斷是否達到最大訓練次數，達到最大訓練次數，訓練結束；

S3-7：權值更新；

根據梯度下降法，隱含層為一層，由均方誤差函數E_p調整神經元的權值如下：

隱含層為至少兩層，調整神經元的權值如下：

其中，F_ik(z)為本次第一個隱含層的第i個神經元到輸出層的第k個神經元之間的權值，F_ik(z-1)為上一次第一個隱含層的第i個神經元到輸出層的第k個神經元之間的權值；

W_hi(z)為本次輸入層的第h個神經元到第一個隱含層的第i個神經元之間的權值，W_hi(z-1)為上一次輸入層的第h個神經元到第一個隱含層的第i個神經元之間的權值；

F_jk(z)為本次第二個隱含層的第j個神經元到輸出層的第k個神經元之間的權值，F_jk(z-1)為上一次第二個隱含層的第j個神經元到輸出層的第k個神經元之間的權值；

G_ij(z)為本次第一個隱含層的第i個神經元到第二個隱含層的第j個神經元之間的權值，G_ij(z-1)為上一次第一個隱含層的第i個神經元到第二個隱含層的第j個神經元之間的權值；

E_k為輸出層的第k個神經元均方誤差函數；η為學習率，z為調整神經元的權值次數；

S4：在車輛進行無人駕駛時，獲取車輛當前的制動開度和車速信息；

S5：將步驟S4獲取的信息輸入步驟S3得到的非線性關系，經運算得到理想制動力，作為車輛產生實際制動力的對比標準，進行制動失效故障診斷：

實際制動力與理想制動力的差距大于設定的閾值，說明車輛發生制動失效故障；

實際制動力與理想制動力的差距小于設定的閾值，則進行下一時刻的理想制動力計算和制動失效故障的診斷。