一种无人矿卡起步防溜车系统与控制方法与流程

1.本发明属于工程机械领域，具体涉及一种无人矿卡起步防溜车系统与控制方法。


背景技术：

2.无人矿卡在露天矿山领域应用越来越普及，承担着矿山的运输任务。和有人驾驶矿卡相比，无人矿卡起步发生溜车情况更加危险。传统的无人车辆坡道起步的控制方法是通过期望速度与实际速度之间的误差，再乘以一个系数，作为期望加速度，再通过期望加速度和期望速度查询对应的节气门开度/制动压力表，确定最终的油门或制动的输出。这种方式虽然可以使得无人车辆起步过程快速，但也存在以下问题：
3.1.不同的期望加速度下都乘以同一个系数计算期望加速度，该系数为经验值，没有和车辆纵向控制速度特性结合，这种计算方法不够精确，没有参照标准。特别是对于矿卡这样质量大、载重多、惯性大和起步速度慢的车辆，首要保证起步不溜车的安全性，其次就是保证起步之后进入行驶状态切换的速度控制的平稳性。
4.2.通过期望加速度和期望速度查询对应的节气门开度/制动压力表，确定最终的油门或制动的输出，需要大量的实验测试，对测试车辆的加速度精度要求高，但对于行驶在矿区道路地面颠簸的无人矿卡，加速度精准采集难度很大，尤其是在高速的时候，从而导致制表的不准确。一旦做不准确就可能发生车辆溜车的情况。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出一种无人矿卡起步防溜车系统与控制方法，结合无人矿卡纵向控制的速度特性，采集不同期望速度下平路起步的速度，制作起步加速度表；根据驱动力误差计算出油门量或制动量，保证了无人矿卡起步不溜车、速度控制平稳。
6.为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
7.第一方面，本发明提供了一种无人矿卡起步防溜车系统，包括：起步加速度统计模块和起步防溜车控制模块；
8.所述起步加速度统计模块用于采集不同期望速度下平路无人矿卡起步时的实时速度，基于所述实时速度计算出起步加速度，并统计出不同期望速度与起步加速度的对应关系，生成起步加速度表后发送至起步防溜车控制模块；
9.所述起步防溜车控制模块基于接收到的期望速度、起步加速度表，以及无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，计算出期望驱动力，并进一步获得油门量或制动量，将获得的油门量或制动量与上一运行周期的油门量或制动量进行累加后发送给无人矿卡的动力系统。
10.可选地，所述起步防溜车控制模块包括：顺次相连的期望加速度子模块、驱动力误差子模块、驱动力控制子模块和累加子模块；
11.所述期望加速度子模块，用于接收决策模块下发的期望速度和起步加速度统计模块下发的起步加速度表，通过二维线性插值法得出期望加速度，并传递给驱动力误差子模
块；
12.所述驱动力误差子模块，用于接收期望加速度、无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，根据车辆动力学模型，计算出无人矿卡所需的期望驱动力，并与接收到的无人矿卡实际驱动力比较得出驱动力误差；判断驱动力误差是否大于零，若是，则发送驱动力误差给驱动力控制子模块，若否，则发送控制指令给液压系统，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态；
13.所述驱动力控制子模块，用于接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，并下发给累加子模块；
14.所述累加子模块，用于接收驱动力控制子模块下发的油门量或制动量，与上一运行周期的油门量或制动量进行累加得到最终的油门量或制动量，并发送给无人矿卡的动力系统。
15.可选地，所述起步加速度的计算公式为：
[0016][0017]
其中，a是起步加速度，vn是无人矿卡起步第n个运行周期时刻采集的速度，t是无人矿卡的运行周期。
[0018]
可选地，所述期望速度与起步加速度的对应关系的统计方法为：
[0019]
起步加速度统计模块每隔设定运行周期采集一次行驶数据，取无人矿卡从静止到行驶 t时的实际速度，通过运动学公式计算的加速度为该期望速度下的起步加速度。
[0020]
可选地，所述驱动力误差的计算公式为：
[0021]
m＝m
车
+m
载
[0022]fg
＝m
·g·
sinθ
[0023]fdrive
＝fg+m
·a[0024]ferror
＝f
drive-f
drive_now
[0025]
其中，m为无人矿卡的总质量，m
车
为无人矿卡车身重量，m
载
为无人矿卡装载重量， f
drive
为期望驱动力，fg为重力在坡道上的分力，g为重力加速度，θ为无人矿卡俯仰角，a为起步加速度，f
error
为驱动力误差，f
drive_now
为矿卡本体动力系统上传的无人矿卡实际驱动力。
[0026]
可选地，所述接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，所述油门量或制动量的计算公式为：
[0027][0028]
其中，un为第n个周期计算的油门量或制动量，k
p
为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，f
error
(t)为第n个周期的驱动力误差，t＝n
·
t，t为无人矿卡的运行周期；
[0029]
所述最终的油门量或制动量的计算公式为：
[0030]utotal
＝u1+u2+
…
+un[0031]
其中，u
total
为n个运行周期计算油门量或制动量累加值。
[0032]
第二方面，本发明提供了一种无人矿卡起步防溜车系统的控制方法，包括：
[0033]
利用起步加速度统计模块采集不同期望速度下平路无人矿卡起步时的实时速度，基于所述实时速度计算出起步加速度，并统计出不同期望速度与起步加速度的对应关系，
生成起步加速度表后发送至起步防溜车控制模块；
[0034]
利用起步防溜车控制模块基于接收到的期望速度、起步加速度表，以及无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，计算出期望驱动力，并进一步获得油门量或制动量，将获得的油门量或制动量与上一运行周期的油门量或制动量进行累加后发送给无人矿卡的动力系统。
[0035]
可选地，所述起步防溜车控制模块包括：顺次相连的期望加速度子模块、驱动力误差子模块、驱动力控制子模块和累加子模块；
[0036]
所述期望加速度子模块，用于接收决策模块下发的期望速度和起步加速度统计模块下发的起步加速度表，通过二维线性插值法得出期望加速度，并传递给驱动力误差子模块；
[0037]
所述驱动力误差子模块，用于接收期望加速度、无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，根据车辆动力学模型，计算出无人矿卡所需的期望驱动力，并与接收到的无人矿卡实际驱动力比较得出驱动力误差；判断驱动力误差是否大于零，若是，则发送驱动力误差给驱动力控制子模块，若否，则发送控制指令给液压系统，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态；
[0038]
所述驱动力控制子模块，用于接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，并下发给累加子模块；
[0039]
所述累加子模块，用于接收驱动力控制子模块下发的油门量或制动量，与上一运行周期的油门量或制动量进行累加得到最终的油门量或制动量，并发送给无人矿卡的动力系统。
[0040]
可选地，所述起步加速度的计算公式为：
[0041][0042]
其中，a是起步加速度，vn是无人矿卡起步第n个运行周期时刻采集的速度，t是无人矿卡的运行周期。
[0043]
可选地，所述期望速度与起步加速度的对应关系的统计方法为：
[0044]
起步加速度统计模块每隔设定运行周期采集一次行驶数据，取无人矿卡从静止到行驶 t时的实际速度，通过运动学公式计算的加速度为该期望速度下的起步加速度。
[0045]
可选地，所述驱动力误差的计算公式为：
[0046]
m＝m
车
+m
载
[0047]fg
＝m
·g·
sinθ
[0048]fdrive
＝fg+m
·a[0049]ferror
＝f
drive-f
drive_now
[0050]
其中，m为无人矿卡的总质量，m
车
为无人矿卡车身重量，m
载
为无人矿卡装载重量， f
drive
为期望驱动力，fg为重力在坡道上的分力，g为重力加速度，θ为无人矿卡俯仰角，a为起步加速度，f
error
为驱动力误差，f
drive_now
为矿卡本体动力系统上传的无人矿卡实际驱动力。
[0051]
可选地，所述接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，所述油门量或制动量的计算公式为：
[0052][0053]
其中，un为第n个周期计算的油门量或制动量，k
p
为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，f
error
(t)为第n个周期的驱动力误差，t＝n
·
t，t为无人矿卡的运行周期；
[0054]
所述最终的油门量或制动量的计算公式为：
[0055]utotal
＝u1+u2+
…
+un[0056]
其中，u
total
为n个运行周期计算油门量或制动量累加值。
[0057]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0058]
由于不同的纵向控制算法起步加速度表的数据不同，只有结合了无人车辆纵向控制的速度特性计算出起步时的期望加速度才更准确，而且当起步状态进入行驶状态时，能更好的融合到纵向控制内，起步到行驶过程更平稳。
[0059]
本发明通过平路起步的数据采集统计，实现了无人矿卡在坡道上以平路起步为参照物起步模式，速度控制更稳定。
[0060]
本发明的起步加速度采集统计过程简单不需要大量的测试，节省了实验成本；
[0061]
本发明通过对驱动力误差进行pid控制，无人矿卡起步不溜车，安全性得到了保障。
附图说明
[0062]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
[0063]
图1为本发明一种实施例的无人矿卡起步防溜车结构图；
[0064]
图2为本发明一种实施例的加速度统计模块结构示意图；
[0065]
图3为本发明一种实施例的无人矿卡起步防溜车控制方法流程图。
具体实施方式
[0066]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
[0067]
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0068]
实施例1
[0069]
如图1所示，本发明实施例中提供了一种无人矿卡起步防溜车系统，包括起步加速度统计模块和起步防溜车控制模块；
[0070]
所述起步加速度统计模块用于采集不同期望速度下平路无人矿卡起步时的实时速度，基于所述实时速度计算出起步加速度，并统计出不同期望速度与起步加速度的对应关系，生成起步加速度表后发送至起步防溜车控制模块；在具体实施过程中，所述期望速度由决策模块下发至起步加速度统计模块中；所述期望速度与起步加速度的对应关系的统计方法为：起步加速度统计模块每隔设定运行周期采集一次行驶数据，取无人矿卡从静止到行驶 t时的实际速度，通过运动学公式计算的加速度为该期望速度下的起步加速度，并制作成期望速度与起步加速度对应的二维表(起步加速度表)；所述起步加速度的计算公式
为：
[0071][0072]
其中，a是起步加速度，vn是无人矿卡起步第n个运行周期时刻采集的速度，t是无人矿卡的运行周期。
[0073]
所述起步防溜车控制模块基于接收到的期望速度、起步加速度表，以及无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，计算出期望驱动力，并进一步获得油门量或制动量，将获得的油门量或制动量与上一运行周期的油门量或制动量进行累加后并发送给无人矿卡的动力系统；在具体实施过程中，所述期望速度由决策模块下发至起步防溜车控制模块，所述起步加速度表由起步加速度统计模块下发至起步防溜车控制模块。
[0074]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图1所示，所述起步防溜车控制模块包括：顺次相连的期望加速度子模块、驱动力误差子模块、驱动力控制子模块和累加子模块；
[0075]
所述期望加速度子模块，用于接收决策模块下发的期望速度和起步加速度统计模块下发的起步加速度表，通过二维线性插值法得出期望加速度，并传递给驱动力误差子模块；
[0076]
所述驱动力误差子模块，用于接收期望加速度、无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，根据车辆动力学模型，计算出无人矿卡所需的期望驱动力，并与接收到的无人矿卡实际驱动力比较得出驱动力误差；判断驱动力误差是否大于零，若是，则发送驱动力误差给驱动力控制子模块，若否，则发送控制指令给液压系统，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态；具体地，所述驱动力误差的计算公式为：
[0077]
m＝m
车
+m
载
[0078]fg
＝m
·g·
sinθ
[0079]fdrive
＝fg+m
·a[0080]ferror
＝f
drive-f
drive_now
[0081]
其中，m为无人矿卡的总质量，m
车
为无人矿卡车身重量，m
载
为无人矿卡装载重量， f
drive
为期望驱动力，fg为重力在坡道上的分力，g为重力加速度，θ为无人矿卡俯仰角，a为起步加速度，f
error
为驱动力误差，f
drive_now
为矿卡本体动力系统上传的无人矿卡实际驱动力。
[0082]
所述驱动力控制子模块，用于接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，并下发给累加子模块；所述接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，具体过程为：
[0083][0084]
其中，un为第n个周期计算的油门量或制动量，k
p
为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，f
error
(t)为第n个周期的驱动力误差，t＝n
·
t，t为无人矿卡的运行周期。
[0085]
所述累加子模块，用于接收驱动力控制子模块下发的油门量或制动量，与上一运行周期的油门量或制动量进行累加得到最终的油门量或制动量，并发送给无人矿卡的动力系统；所述最终的油门量或制动量的计算公式为：
[0086]utotal
＝u1+u2+
…
+un[0087]
其中，u
total
为n个运行周期计算油门量或制动量累加值。
[0088]
下面结合一具体实施方式对本发明实施例中的无人矿卡起步防溜车系统进行详细说明。
[0089]
以某露天矿山无人矿卡起步为例。无人矿卡本体包括动力系统、液压系统、称重系统和惯导系统。所述动力系统包括矿卡的发动机、发电机、变频器、放电电阻、轮侧电动机、油门、电制动和液压制动装置，轮侧电动机采集实际驱动力传递给驱动力误差子模块。所述液压系统与液压制动装置相连控制无人矿卡的低速制动和驻车。档位采用自动挡模式。所述惯导系统采用惯导加电台组合的形式，能准确的提供无人矿卡的实时速度和俯仰角等信息。所述称重系统将多个称重传感器分别安装车厢和车架之间，测量车厢的重量，得到无人矿卡装载重量，经处理后传递给驱动力误差子模块。
[0090]
本发明实施例中的无人矿卡起步防溜车系统包括：起步加速度统计模块和起步防溜车控制模块；
[0091]
利用决策模块根据路况和作业要求，下发期望速度和期望档位给起步防溜车控制模块。
[0092]
对无人矿卡处于纵向控制状态下的起步速度特性进行采集和统计，具体参见图2。在运输路线的平路段，释放液压制动装置，分别以5km/h、10km/h、15km/h、20km/h、25km/h、 30km/h、35km/h和40km/h的期望速度起步。利用决策模块下发5km/h的期望速度，利用纵向控制模块控制与其相连的油门直线行驶，起步加速度统计模块每0.1s运行周期采集一次行驶数据，取无人矿卡从静止到行驶1s时的实际速度，通过运动学公式计算的加速度为该期望速度下的起步加速度。按照前述的起步加速度计算过程，计算出其他期望速度下的起步加速度，并制作成期望速度与起步加速度对应的二维表(起步加速度表)。
[0093]
无人矿卡在坡道需要起步时，利用决策模块下发期望速度和期望档位，所述期望加速度子模块根据期望速度，查询起步加速度表，采用二维线性插值法得出期望加速度。驱动力误差子模块根据期望加速度(即起步加速度)和无人矿卡的总重量计算出合外力，所述合外力是指物体所受的所有外力的总和，所述无人矿卡的总重量指的是无人矿卡车身重量与无人矿卡装载重量之和；根据采集的无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量计算下滑力(即重力在坡道上的分力)，根据期望档位判断是前进还是后退，根据采集的实际驱动力最终计算出驱动力误差，所述期望驱动力的计算公式为：
[0094]
m＝m
车
+m
载
[0095]fg
＝m
·g·
sinθ
[0096]fdrive
＝fg+m
·a[0097]
其中，f
drive
为期望驱动力，m为无人矿卡的总质量，m
车
为无人矿卡车身重量，m
载
为无人矿卡装载重量，g为重力加速度，θ为无人矿卡俯仰角，a为起步加速度，fg为重力在坡道上的分力，m
·
a表示合外力；
[0098]
所述驱动力误差的计算公式为：
[0099]ferror
＝f
drive-f
drive_now
[0100]
其中，f
error
为驱动力误差，f
drive_now
为矿卡本体动力系统上传的无人矿卡实际驱动力。
[0101]
驱动力控制子模块根据驱动力误差通过pid控制器计算输出油门量或制动量。累加子模块累加上一运行周期计算的油门量或制动量发送给无人矿卡本体动力系统。当驱动
力误差为零时，驱动力误差子模块向液压系统发送控制指令，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态。所述油门量或制动量的计算公式为：
[0102][0103]
其中，un为第n个周期计算的油门量或制动量，k
p
为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，ferror(t)为第n个周期的驱动力误差，t＝n
·
t，t为无人矿卡的运行周期；
[0104]
所述最终的油门量或制动量的计算公式为：
[0105]utotal
＝u1+u2+
…
+un[0106]
其中，u
total
为n个运行周期计算油门量或制动量累加值。
[0107]
本发明实施例中的无人矿卡起步防溜车系统的工作过程为：
[0108]
s1、在平路上释放液压制动装置，分别采集不同期望速度下无人矿卡起步时的实际速度。
[0109]
s2、统计无人矿卡由静止到行驶t时的实际速度v，计算起步加速度，并与期望速度对应，制作起步加速度表；
[0110]
s3、无人矿卡进入起步状态时，根据期望速度和起步加速度表查表得出期望加速度。
[0111]
s4、根据期望加速度、期望档位、无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，通过车辆动力学模型计算无人矿卡所需的期望驱动力，与实际驱动力比较得出驱动力误差，判断驱动力误差是否大于零，若是，则执行s5的步骤，若否，则执行s6的步骤。
[0112]
s5、根据计算出的驱动力误差，通过pid控制器，计算出油门量或制动量并与上一周期进行累加发送到矿卡本体的动力系统，继续执行s4的步骤。
[0113]
s6、发送控制指令给液压系统，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态。
[0114]
当无人矿卡进入行驶状态后，利用与矿卡本体的动力系统相连的纵向控制模块，纵向控制模块中存储有基于电机特性的速度控制算法，起步时候用防溜车系统控制油门，行驶时候用纵向控制模块控制油门和制动行驶，进入行驶状态；具体使用过程中，所述纵向控制模块基于接收到的决策模块下发的期望速度和期望档位，计算出油门量或制动量，并将所述油门量或制动量发送给无人矿卡的动力系统，控制无人矿卡的行驶速度。
[0115]
实施例2
[0116]
本发明实施例中提供了一种无人矿卡起步防溜车系统的控制方法，包括以下步骤：
[0117]
利用起步加速度统计模块采集不同期望速度下平路无人矿卡起步时的实时速度，基于所述实时速度计算出起步加速度，并统计出不同期望速度与起步加速度的对应关系，生成起步加速度表后发送至起步防溜车控制模块；在具体实施过程中，所述期望速度由决策模块下发至起步加速度统计模块中；所述期望速度与起步加速度的对应关系的统计方法为：起步加速度统计模块每隔设定运行周期采集一次行驶数据，取无人矿卡从静止到行驶t时的实际速度，通过运动学公式计算的加速度为该期望速度下的起步加速度，并制作成期望速度与起步加速度对应的二维表(起步加速度表)；所述起步加速度的计算公式为：
[0118][0119]
其中，a是起步加速度，vn是无人矿卡起步第n个运行周期时刻采集的速度，t是无人矿卡的运行周期。
[0120]
利用起步防溜车控制模块基于接收到的期望速度、起步加速度表，以及无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，计算出期望驱动力，并进一步获得油门量或制动量，将获得的油门量或制动量与上一运行周期的油门量或制动量进行累加后发送给无人矿卡的动力系统。
[0121]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图1所示，所述起步防溜车控制模块包括：顺次相连的期望加速度子模块、驱动力误差子模块、驱动力控制子模块和累加子模块；
[0122]
所述期望加速度子模块，用于接收决策模块下发的期望速度和起步加速度统计模块下发的起步加速度表，通过二维线性插值法得出期望加速度，并传递给驱动力误差子模块；
[0123]
所述驱动力误差子模块，用于接收期望加速度、无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，根据车辆动力学模型，计算出无人矿卡所需的期望驱动力，并与接收到的无人矿卡实际驱动力比较得出驱动力误差。判断驱动力误差是否大于零，若是，则发送驱动力误差给驱动力控制子模块，若否，则发送控制指令给液压系统，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态；
[0124]
具体地，所述驱动力误差的计算公式为：
[0125]
m＝m
车
+m
载
[0126]fg
＝m
·g·
sinθ
[0127]fdrive
＝fg+m
·a[0128]ferror
＝f
drive-f
drive_now
[0129]
其中，m为无人矿卡的总质量，m
车
为无人矿卡车身重量，m
载
为无人矿卡装载重量， f
drive
为期望驱动力，fg为重力在坡道上的分力，g为重力加速度，θ为无人矿卡俯仰角，a为起步加速度，f
error
为驱动力误差，f
drive_now
为矿卡本体动力系统上传的无人矿卡实际驱动力。
[0130]
所述驱动力控制子模块，用于接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，并下发给累加子模块；所述接收驱动力误差子模块下发的驱动力误差，通过pid控制器，得出油门量或制动量，具体过程为：
[0131][0132]
其中，un为第n个周期计算的油门量或制动量，k
p
为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，f
error
(t)为第n个周期的驱动力误差，t＝n
·
t，t为无人矿卡的运行周期。
[0133]
所述累加子模块，用于接收驱动力控制子模块下发的油门量或制动量，与上一运行周期的油门量或制动量进行累加得到最终的油门量或制动量，并发送给无人矿卡的动力系统；所述最终的油门量或制动量的计算公式为：
[0134]utotal
＝u1+u2+
…
+un[0135]
其中，u
total
为n个运行周期计算油门量或制动量累加值。
[0136]
下面结合一具体实施方式对本发明实施例中的无人矿卡起步防溜车系统进行详
细说明。
[0137]
以某露天矿山无人矿卡起步为例。无人矿卡本体包括动力系统、液压系统、称重系统和惯导系统。所述动力系统包括矿卡的发动机、发电机、变频器、放电电阻、轮侧电动机、油门、电制动和液压制动装置，轮侧电动机采集实际驱动力传递给驱动力误差子模块。所述液压系统与液压制动装置相连控制无人矿卡的低速制动和驻车。档位采用自动挡模式。所述惯导系统采用惯导加电台组合的形式，能准确的提供无人矿卡的实时速度和俯仰角等信息。所述称重系统将多个称重传感器分别安装车厢和车架之间，测量车厢的重量，得到无人矿卡装载重量，经处理后传递给驱动力误差子模块。
[0138]
本发明实施例中的无人矿卡起步防溜车系统包括：起步加速度统计模块和起步防溜车控制模块；
[0139]
利用决策模块根据路况和作业要求，下发期望速度和期望档位给起步防溜车控制模块。
[0140]
对无人矿卡处于纵向控制状态下的起步速度特性进行采集和统计，具体参见图2。在运输路线的平路段，释放液压制动装置，分别以5km/h、10km/h、15km/h、20km/h、25km/h、 30km/h、35km/h和40km/h的期望速度起步。利用决策模块下发5km/h的期望速度，利用纵向控制模块控制与其相连的油门直线行驶，起步加速度统计模块每0.1s运行周期采集一次行驶数据，取无人矿卡从静止到行驶1s时的实际速度，通过运动学公式计算的加速度为该期望速度下的起步加速度。按照前述的起步加速度计算过程，计算出其他期望速度下的起步加速度，并制作成期望速度与起步加速度对应的二维表(起步加速度表)。
[0141]
无人矿卡在坡道需要起步时，利用决策模块下发期望速度和期望档位，所述期望加速度子模块根据期望速度，查询起步加速度表，采用二维线性插值法得出期望加速度。驱动力误差子模块根据期望加速度(即起步加速度)和无人矿卡的总重量计算出合外力，所述合外力是指物体所受的所有外力的总和，所述无人矿卡的总重量指的是无人矿卡车身重量与无人矿卡装载重量之和；根据采集的无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量计算下滑力 (即重力在坡道上的分力)，根据期望档位判断是前进还是后退，根据采集的实际驱动力最终计算出驱动力误差，所述期望驱动力的计算公式为：
[0142]
m＝m
车
+m
载
[0143]fg
＝m
·g·
sinθ
[0144]fdrive
＝fg+m
·a[0145]
其中，f
drive
为期望驱动力，m为无人矿卡的总质量，m
车
为无人矿卡车身重量，m
载
为无人矿卡装载重量，g为重力加速度，θ为无人矿卡俯仰角，a为起步加速度，fg为重力在坡道上的分力，m
·
a表示合外力；
[0146]
所述驱动力误差的计算公式为：
[0147]ferror
＝f
drive-f
drive_now
[0148]
其中，f
error
为驱动力误差，f
drive_now
为矿卡本体动力系统上传的无人矿卡实际驱动力。
[0149]
驱动力控制子模块根据驱动力误差通过pid控制器计算输出油门量或制动量。累加子模块累加上一运行周期计算的油门量或制动量发送给无人矿卡本体动力系统。当驱动力误差为零时，驱动力误差子模块向液压系统发送控制指令，液压系统释放液压制动装置，
无人矿卡进入行驶状态。所述油门量或制动量的计算公式为：
[0150][0151]
其中，un为第n个周期计算的油门量或制动量，k
p
为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，f
error
(t)为第n个周期的驱动力误差，t＝n
·
t，t为无人矿卡的运行周期；
[0152]
所述最终的油门量或制动量的计算公式为：
[0153]utotal
＝u1+u2+
…
+un[0154]
其中，u
total
为n个运行周期计算油门量或制动量累加值。
[0155]
本发明实施例中的无人矿卡起步防溜车系统的工作过程为：
[0156]
s1、在平路上释放液压制动装置，分别采集不同期望速度下无人矿卡起步时的实际速度。
[0157]
s2、统计无人矿卡由静止到行驶t时的实际速度v，计算起步加速度，并与期望速度对应，制作起步加速度表；
[0158]
s3、无人矿卡进入起步状态时，根据期望速度和起步加速度表查表得出期望加速度。
[0159]
s4、根据期望加速度、期望档位、无人矿卡俯仰角和无人矿卡装载重量，通过车辆动力学模型计算无人矿卡所需的期望驱动力，与实际驱动力比较得出驱动力误差，判断驱动力误差是否大于零，若是，则执行s5的步骤，若否，则执行s6的步骤。
[0160]
s5、根据计算出的驱动力误差，通过pid控制器，计算出油门量或制动量并与上一周期进行累加发送到矿卡本体的动力系统，继续执行s4的步骤。
[0161]
s6、发送控制指令给液压系统，液压系统释放液压制动装置，无人矿卡进入行驶状态。
[0162]
当无人矿卡进入行驶状态后，利用与矿卡本体的动力系统相连的纵向控制模块，纵向控制模块中存储有基于电机特性的速度控制算法，起步时候用防溜车系统控制油门，行驶时候用纵向控制模块控制油门和制动行驶，进入行驶状态；具体使用过程中，所述纵向控制模块基于接收到的决策模块下发的期望速度和期望档位，计算出油门量或制动量，并将所述油门量或制动量发送给无人矿卡的动力系统，控制无人矿卡的行驶速度。
[0163]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。