考虑转向响应时变的无人驾驶矿用电动轮自卸车速度调控研究

摘要

矿用电动轮自卸车采用全液压转向系统,该系统由转向液压蓄能器与转向液压泵提供转向动力,实际转向速度受路面、转向油液压力与流量影响,是典型的大惯性且响应时变的执行系统。其转向速度时变特性对车辆横向运动与纵向运动提出了具有时变性的协同控制要求,间接制约了无人驾驶电动轮自卸车的横向运动能力。若不考虑转向速度约束和时变特性的速度规划与控制,将会造成横纵向运动协同性效果不佳,进而导致车辆无法有效循迹。文章首先根据全液压转向系统原理分析了影响转向速度的关键因素;然后基于车辆运动学模型进行变形推导,确定了转向响应速度对车辆横纵向运动协同的约束;最后结合转向蓄能器压力信息,建立了转向响应速度评估模型及符合横纵向运动协同约束的速度调整方法,从而实现了考虑转向速度时变特性的速度调控方法。实际测试结果表明,所设计的速度调控方法实现了电动轮自卸车对连续极限弯道路径良好跟踪行驶,平均横向误差0.2 m,保证了电动轮自卸车对曲率复杂变化路径的持续循迹能力。