一种行走设备循迹控制方法及系统与流程

本发明涉及矿用挖掘机，尤其涉及一种行走设备循迹控制方法及系统。

背景技术：

1、矿用挖掘机(以下称电铲)是一种电驱动的机械设备，主要由提升机构、推压机构、回转机构、行走机构四大机构组成。

2、矿用挖掘机是属于双侧履带差速运动的履带车辆，其左右两侧履带分别由各自的电机提供动力，并且挖掘机的直线行走以及转向也是由左右电机的同速和差速控制。其实际的作业过程中，矿用挖掘周围环境十分恶劣，尤其是大型矿用挖掘机的工作环境，往往地面情况复杂多变，不确定性极大，再加上其两侧履带与地面之间的滑移和滑转，想要建立符合实际的电铲运动学模型，因很多相关的参数都难以确定，所以一些建立在精准数学模型上的控制方法难以发挥作用，因此，通过模型控制矿用挖掘机走形十分困难，即使通过试验测得了相关的运动学模型所需的参数，构建了较为精准的数学模型，但也很难适用于电铲在真实作业中的所有工况。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种行走循迹控制方法及系统，能够驱动电铲重型履带装置实现自适应行走。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种行走设备循迹控制方法，包括：

4、获取行走设备定位信息，得到行走设备的行走位置数据；

5、根据所得到的位置数据，判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走；

6、根据所判断的结果，通过模糊控制模块实时调节行走设备的行走轨迹，控制行走设备沿预设轨迹循迹移动。

7、进一步地，在判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走时：

8、若行走设备沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走，则行走设备在行走过程中通过模糊控制模块交替控制行走设备沿预设轨迹和/或预设轨迹方向行走至预设目标点；

9、若行走设备未沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走，则行走设备停止行走。

10、进一步地，在判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走前，预先判断行走设备的预瞄点和轨迹点，其中，

11、所述预瞄点为行走设备当前行走方向上距离预设路径目标点的最近点；

12、所述轨迹点为行走设备在行走过程中与预设轨迹之间的最近点；

13、建立预设路径的二维平面直角坐标系，通过所述预瞄点和所述轨迹点，计算预瞄点的坐标，确定行走设备的行走方向。

14、进一步地，所述模糊控制模块内设置有模糊控制算法，模糊控制模块通过模糊控制算法的控制进行模糊控制模块的控制和运行。

15、进一步地，若行走设备沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走时，通过控制模块计算行走设备与预设轨迹之间的偏差量，并将计算的偏差量输出至行走设备的控制单元上，行走设备的控制单元接收偏差量，并根据偏差量的大小控制行走设备的动力单元，从而调整行走设备的行走方向和行走路径。

16、进一步地，在行走设备沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走时，预设轨迹离散化为若干直线组成的完整轨迹，用于行走设备行走的行走参考依据。

17、进一步地，根据所建立的二维坐标系，所计算的预瞄点的坐标为：

18、xct＝x0t+l×sinθ，

19、yct＝y0t+l×cosθ；

20、式中，xot为行走设备行走过程中t时间在所建立二维平面坐标系内的横向初始值，y0t为行走设备行走过程中t时间在所建立二维平面坐标系内的纵向初始值，l为电铲的预瞄距离，θ为电铲的实际航向角。

21、第二方面，本发明还提供了一种行走设备循迹控制系统，包括：

22、定位模块，所述定位模块用于获取行走设备定位信息，得到行走设备的行走位置数据；

23、判断模块，用于根据所得到的位置数据，判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走；

24、控制模块，用于根据所判断的结果，通过模糊控制模块实时调节行走设备的行走轨迹，控制行走设备沿预设轨迹循迹移动。

25、本发明技术方案的主要优点如下：

26、本发明的行走设备循迹控制方法，通过获取行走设备定位信息，得到行走设备的行走位置数据；并根据所得到的位置数据，判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走；并根据所判断的结果，通过模糊控制模块实时调节行走设备的行走轨迹，控制行走设备沿预设轨迹循迹移动的方法，用以达到实际履带沿着设定的目标履带轨迹跟踪行驶的目的。建立了全局地面信息以及局部障碍信息的描述方法，结合实际位姿和预设路径进行路径偏差计算，利用模糊控制算法得到控制指令驱动电铲重型履带装置实现自适应行走。

技术特征：

1.一种行走设备循迹控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种行走设备的循迹控制方法，其特征在于，判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走时：

3.根据权利要求1所述的一种行走设备的循迹控制方法，其特征在于，在判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走前，预先判断行走设备的预瞄点和轨迹点，其中，

4.根据权利要求1所述的一种行走设备的循迹控制方法，其特征在于，所述模糊控制模块内设置有模糊控制算法，模糊控制模块通过模糊控制算法的控制进行模糊控制模块的控制和运行。

5.根据权利要求2所述的一种行走设备的循迹控制方法，其特征在于，若行走设备沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走时，通过控制模块计算行走设备与预设轨迹之间的偏差量，并将计算的偏差量输出至行走设备的控制单元上，行走设备的控制单元接收偏差量，并根据偏差量的大小控制行走设备的动力单元，从而调整行走设备的行走方向和行走路径。

6.根据权利要求1所述的一种行走设备的循迹控制方法，其特征在于，在行走设备沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走时，预设轨迹离散化为若干直线组成的完整轨迹，用于行走设备行走的行走参考依据。

7.根据权利要求3所述的一种行走设备的循迹控制方法，其特征在于，根据所建立的二维坐标系，所计算的预瞄点的坐标为：

8.一种行走设备循迹控制系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了行走设备循迹控制方法及系统，包括：获取行走设备定位信息，得到行走设备的行走位置数据；根据所得到的位置数据，判断行走设备是否沿着预设轨迹和/或预设轨迹方向行走；根据所判断的结果，通过模糊控制模块实时调节行走设备的行走轨迹，控制行走设备沿预设轨迹循迹移动。本发明的方法结合实际位姿和预设路径进行路径偏差计算，利用模糊控制算法得到控制指令驱动电铲重型履带装置实现自适应行走。

技术研发人员：郭云飞,张柏荣,职彦,岳海峰,王勇澎,张珏,李芬,侯亚晨
受保护的技术使用者：太原重工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15