[發(fā)明專(zhuān)利]一種礦用電動(dòng)四驅(qū)車(chē)控制系統(tǒng)中的車(chē)速測(cè)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011486728.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112498356A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王濤;王健;曹建文;姜銘;田克君;張愛(ài)榮;程俊強(qiáng);范海峰;趙遠(yuǎn);劉德寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司;山西天地煤機(jī)裝備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B60W40/105
• 分類(lèi)號(hào): B60W40/105;B60L15/20
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明涉及提供一種礦用電動(dòng)四驅(qū)車(chē)控制系統(tǒng)中的車(chē)速測(cè)算方法，通過(guò)加速度傳感器和傾角傳感器給出的加速度和角度數(shù)據(jù)通過(guò)自適應(yīng)濾波算法完成數(shù)據(jù)降噪，再通過(guò)時(shí)域積分算法計(jì)算出整車(chē)的車(chē)速，并結(jié)合車(chē)輛四個(gè)電動(dòng)輪原有的轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行抑制，最終輸出穩(wěn)定、平滑、高精度的速度數(shù)據(jù)。提高了車(chē)輛運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，節(jié)約了車(chē)輛控制設(shè)備的開(kāi)發(fā)成本，對(duì)于車(chē)輛的自動(dòng)化控制起到關(guān)鍵作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車(chē)輛安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦用電動(dòng)四驅(qū)車(chē)控制系統(tǒng)中的車(chē)速測(cè)算方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)正處在迅速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)于能源需求量一直在進(jìn)一步的擴(kuò)大，煤炭作為我國(guó)的幾大能源之一，其主要地位仍然難以動(dòng)搖。在對(duì)煤炭以及采煤設(shè)備的運(yùn)輸目前依靠的是大噸量級(jí)的礦用電動(dòng)車(chē)輛。其中車(chē)輛速度是控制車(chē)輛穩(wěn)定性中的一個(gè)很重要的參數(shù)。在車(chē)輛控制系統(tǒng)中，車(chē)速也是一個(gè)重要的控制變量。若車(chē)輛在一些惡劣工況下運(yùn)行，有時(shí)就會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象使輪胎轉(zhuǎn)速急劇增加，進(jìn)而就會(huì)發(fā)生車(chē)輛失控，使車(chē)輛周?chē)娜颂幱谖ｋU(xiǎn)境地，最后導(dǎo)致一些不必要的后果。通過(guò)車(chē)速和輪速，可以很方便地計(jì)算出車(chē)輛的實(shí)時(shí)滑移率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)四驅(qū)車(chē)輛的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配避免車(chē)輛發(fā)生滑移。因此，需要有一個(gè)便于實(shí)施、精度良好、可靠性高的方法測(cè)量車(chē)輛速度，并且對(duì)提高車(chē)輛安全行駛，有效減少車(chē)輛事故具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述提到的問(wèn)題，提供了一種礦用電動(dòng)四驅(qū)車(chē)控制系統(tǒng)中的車(chē)速測(cè)算方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種礦用電動(dòng)四驅(qū)車(chē)控制系統(tǒng)中的車(chē)速測(cè)算方法，包括：

采集礦用電動(dòng)四驅(qū)車(chē)運(yùn)行中的車(chē)輛加速數(shù)據(jù)；其中，所述車(chē)輛加速數(shù)據(jù)包括車(chē)輛加速度及加速度在三維空間中的角度；

通過(guò)自適應(yīng)濾波算法對(duì)采集的車(chē)輛加速數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波降噪的數(shù)據(jù)處理；

將數(shù)據(jù)處理后的車(chē)輛加速數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，完成速度解算，更新電動(dòng)四驅(qū)車(chē)的姿態(tài)和速度信息；

輸出電動(dòng)四驅(qū)車(chē)的四個(gè)牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)誤差抑制，并輸出車(chē)速信息。

其中，車(chē)輛加速數(shù)據(jù)通過(guò)傾角傳感器和加速度計(jì)采集；利用傾角傳感器得到的俯仰角通過(guò)三角函數(shù)關(guān)系，去除加速度的重力分量，將其轉(zhuǎn)換為沿路面坡度方向的加速度。

其中，在通過(guò)自適應(yīng)濾波算法對(duì)采集的車(chē)輛加速數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波降噪的數(shù)據(jù)處理的步驟中，引入運(yùn)動(dòng)判斷條件閾值，判斷車(chē)輛加速數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)變化情況；當(dāng)相鄰數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采集的車(chē)輛加速數(shù)據(jù)變化大于預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)判斷條件閾值時(shí)，采用靈敏度優(yōu)先原則，增大自適應(yīng)濾波算法的濾波系數(shù)，使濾波值及時(shí)跟進(jìn)；當(dāng)相鄰數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采集的車(chē)輛加速數(shù)據(jù)變化小于預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)判斷條件閾值時(shí)，采用平穩(wěn)度優(yōu)先原則，減小濾波系數(shù)，讓濾波值趨于平穩(wěn)。

其中，自適應(yīng)濾波算法的公式表示為：

Y(n)=m*X(n)+(1-m)*Y(n-1) （1）

其中，X(n)為采樣輸入值，Y(n)為濾波輸出值，m為大于0且小于1的濾波系數(shù)，其大小決定了濾波平滑的程度；

Δ(n-1)=Y(n)-Y(n-1)Δa （2）

m(n-1)=k0*(1-Δa/Δ(n-1)) （3）

其中，Δ(n-1)為本次濾波輸出值與上次濾波輸出值的差；Δa為判定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的條件閾值，由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)候的標(biāo)準(zhǔn)偏差求解；k0為初始濾波參數(shù)；

當(dāng)公式（2）成立時(shí)，采用靈敏度優(yōu)先原則，反之，采用平穩(wěn)度優(yōu)先原則。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電動(dòng)四驅(qū)車(chē)控制系統(tǒng)中的車(chē)速觀測(cè)算法可以作用于大多數(shù)礦用運(yùn)輸設(shè)備，結(jié)合工況要求和現(xiàn)有條件，并且在80T支架搬運(yùn)車(chē)上得到了論證，彌補(bǔ)了機(jī)械設(shè)計(jì)的缺陷，節(jié)約了車(chē)輛成本，且該計(jì)算方法參數(shù)可調(diào)，可根據(jù)工況等做進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到預(yù)期效果，具有很大的靈活性和可操作性。

附圖說(shuō)明