[發明專利]一種無人拖拉機控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011241546.8
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112298177A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 陸鳳祥;任海勇;盧曉政
• 申請（專利權）人: 江蘇悅達集團有限公司
• 主分類號: B60W30/10
• 分類號: B60W30/10;B60W30/18;B60W40/072;B60W40/105;B62D5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種無人拖拉機控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、環境感知模塊獲取車輛位置信息和環境信息；

S2、決策控制模塊根據環境信息和車輛位置信息規劃行進路徑，決策控制模塊根據行進路徑的曲率信息和預設的最高行進速度規劃目標行進速度；

S3、底層控制模塊根據目標行進速度進行速度控制，同時底層控制模塊根據行進路徑和車輛位置信息按照以下步驟進行轉向控制：

S301、路徑跟蹤單元根據車輛位置信息和行進路徑計算前輪目標轉角；

S302、轉角傳感器獲取車輛的前輪實際轉角；

S303、轉向控制器根據前輪目標轉角和前輪實際轉角計算偏差輸出轉矩值，轉向控制器根據偏差輸出轉矩值控制轉向電機工作；

S304、轉向電機驅動轉向器工作，轉向器控制車輛的前橋轉動，進入步驟S301。

2.如權利要求1所述的一種無人拖拉機控制方法，其特征在于：

在步驟S3中，速度控制具體包括以下步驟：

S311、速度規劃單元將目標行進速度發送至縱向控制器；

S312、速度傳感器獲取車輛的實際行進速度，速度傳感器將實際行進速度發送至縱向控制器；

S313、縱向控制器根據目標行進速度和實際行進速度計算速度差值，縱向控制器判斷速度差值是否為0，若速度差值為0則進入步驟S312，否則縱向控制器判斷速度差值是否為正數；

若速度差值不為正數則進入步驟S314；否則進入步驟S315；

S314、縱向控制器控制行走驅動控制器工作，行走驅動控制器控制行走單元工作，行走單元提高車輛的實際行進速度，進入步驟S312；

S315、縱向控制器控制制動執行控制器工作，制動執行控制器控制制動單元工作，制動單元降低車輛的實際行進速度，進入步驟S312。

3.一種無人拖拉機控制系統，其特征在于，包括：

環境感知模塊，所述環境感知模塊被配置為獲取車輛位置信息和環境信息；

決策控制模塊，所述決策控制模塊與環境感知模塊連接，所述決策控制模塊被配置為根據車輛位置信息和環境信息規劃行進路徑，所述決策控制模塊還被配置為根據行進路徑規劃目標行進速度；

底層控制模塊，所述底層控制模塊與決策控制模塊連接，所述底層控制模塊被配置為根據進行路徑和車輛位置信息進行轉向控制，所述底層控制模塊還被配置為根據目標行進速度進行速度控制；

所述決策控制模塊包括路徑跟蹤單元，所述路徑跟蹤單元用于根據車輛位置信息和環境信息規劃行進路徑，所述路徑跟蹤單元還用于根據車輛位置信息和行進路徑計算前輪目標轉角；

所述底層控制模塊包括轉向控制器和轉向單元，所述轉向單元包括轉向電機、轉向器和轉角傳感器；所述轉角傳感器用于獲取車輛的前輪實際轉角，所述轉向控制器用于根據前輪目標轉角和前輪實際轉角計算偏差輸出轉矩值，所述轉向控制器還用于根據偏差輸出轉矩值控制轉向電機工作，所述轉向電機用于驅動轉向器工作，所述轉向器用于控制車輛的前橋轉動；

所述決策控制模塊還包括速度規劃單元，所述速度規劃單元用于根據行進路徑的曲率信息和預設的最高行進速度規劃車輛的目標行進速度；

所述底層控制模塊還包括縱向控制器、行走驅動控制器、行走單元、制動執行控制器、制動單元和速度傳感器；

所述速度傳感器用于獲取車輛的實際行進速度，所述縱向控制器與速度規劃單元連接，所述速度規劃單元能夠將目標行進速度傳輸至縱向控制器，所述縱向控制器用于根據目標行進速度和實際行進速度計算速度差值，所述縱向控制器還用于根據速度差值控制行走驅動控制器和制動執行控制器工作；所述行走驅動控制器用于在所述速度差值為負時對行走單元進行控制，所述行走單元用于提高車輛的實際行進速度；所述制動執行控制器用于在所述速度差值為正時對制動單元進行控制，所述制動單元用于降低車輛的實際行進速度。

4.如權利要求3所述的一種無人拖拉機控制系統，其特征在于：

所述環境感知模塊包括定位單元和環境監測單元；

所述定位單元用于獲取車輛位置信息，所述定位單元包括GPS、慣性導航模塊和里程計；

所述環境監測單元用于獲取環境信息，所述環境監測單元包括激光雷達和攝像頭。

5.如權利要求4所述的一種無人拖拉機控制系統，其特征在于：

還包括通信模塊，所述通信模塊被配置為建立決策控制模塊和底層控制模塊之間的數據聯系，所述縱向控制器通過通信模塊與速度規劃單元連接；

所述通信模塊還被配置為建立縱向控制器與行走驅動控制器、制動執行控制器和速度傳感器之間的數據聯系。