一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)及具有其的電車技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)及具有其的電車，基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)包括車輪驅(qū)動(dòng)裝置、信息采集裝置和計(jì)算機(jī)控制器，每一車輪驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)連接一車輪，信息采集裝置設(shè)于車輛上，用于采集各車軸狀態(tài)信息和實(shí)際輪速；計(jì)算機(jī)控制器連接信息采集裝置，并用于根據(jù)車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸輪速獲得與各車軸相對(duì)應(yīng)的車輪的期望輪速，再根據(jù)期望輪速、實(shí)際輪速和車輛控制指令調(diào)整輸送給車輪驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使各車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。本發(fā)明專利技術(shù)可以使各車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速，及時(shí)準(zhǔn)確地糾正車輛的偏移，使電車平穩(wěn)地行駛，并且使得每軸電車都能較好地跟蹤軌跡而不受或少受前后車軸的影響。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)及具有其的電車
本專利技術(shù)涉及電動(dòng)汽車
，特別是涉及一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)及具有其的電車。
技術(shù)介紹
自上世紀(jì)70年代起，伴隨著智能技術(shù)的迅速發(fā)展，無人駕駛汽車在世界各國(guó)受到重視，也逐步取得了突破性進(jìn)展。汽車智能化已經(jīng)在汽車輔助駕駛和交通安全領(lǐng)域起到了越來越重要的作用。公共交通現(xiàn)在已經(jīng)成為城市交通最重要的一部分，其中地鐵作為快速、便捷的交通工具而受到各大城市的歡迎。而地鐵由于修建成本高、工期長(zhǎng)等原因只在大城市中普及，中小城市以及大城市的偏遠(yuǎn)郊區(qū)則無力修建。解決城市的快速而大運(yùn)量的公共交通將會(huì)大大提升城市的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此多軸無軌電車的研究便應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，電車作為綠色無污染的新能源汽車，將是未來汽車的發(fā)展方向。作為新型汽車，無軌電車可以在普通道路上沿固定軌跡行駛，但是如何實(shí)現(xiàn)多軸無軌車的循跡跟蹤仍然是技術(shù)上的最大難點(diǎn)。因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)上述缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，所述多軸無軌電車包括至少三節(jié)車輪組件，每一節(jié)車輪組件包括車軸以及所述車軸兩端的車輪，所述基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)包括車輪驅(qū)動(dòng)裝置、信息采集裝置和計(jì)算機(jī)控制器，其中：每一所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)連接一所述車輪，所述信息采集裝置設(shè)于車輛上，用于采集各車軸狀態(tài)信息和實(shí)際輪速；所述計(jì)算機(jī)控制器連接所述信息采集裝置，并用于根據(jù)所述車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸輪速獲得與各所述車軸相對(duì)應(yīng)的車輪的期望輪速，再根據(jù)所述期望輪速和所述實(shí)際輪速調(diào)整輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使各所述車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。進(jìn)一步地，相鄰的兩所述車輪組件中的所述車軸通過鉸接桿連接，所述信息采集裝置還用于采集每一所述車軸與該車軸連接的鉸接桿之間的夾角，所述計(jì)算機(jī)控制器還用于根據(jù)其中一所述車輪組件的預(yù)設(shè)車軸輪速以及該車輪組件中的車軸與其連接的鉸接桿之間的夾角，獲得其它所述車輪組件的車軸期望輪速。進(jìn)一步地，所述計(jì)算機(jī)控制器包括計(jì)算模塊、修正模塊和控制模塊，其中：所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸輪速獲得相應(yīng)的車輪的期望輪速；所述修正模塊用于根據(jù)所述預(yù)期路徑與車輛的角度偏差和/或距離偏差對(duì)所述期望輪速進(jìn)行修正；所述控制模塊用于根據(jù)修正后的所述期望輪速和所述實(shí)際輪速信息調(diào)整輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。進(jìn)一步地，所述控制模塊包括速度比例關(guān)系判斷子模塊和速度比例控制子模塊，其中：所述速度比例關(guān)系判斷子模塊用于接收所述信息采集裝置輸入的實(shí)際輪速信息以及所述修正模塊修正后的所述期望輪速并比較，若每一所述車輪組件中左輪和右輪的實(shí)際輪速滿足其修正后的所述期望輪速的比例關(guān)系時(shí)，則左輪的當(dāng)前比較輪速和右輪的當(dāng)前比較輪速分別設(shè)定為其對(duì)應(yīng)的修正后的所述期望輪速，并輸出加速控制指令或電制動(dòng)減速控制指令；否則，由所述速度比例控制子模塊根據(jù)實(shí)際輪速與修正后的所述期望輪速來計(jì)算和控制當(dāng)前應(yīng)達(dá)到的速度比例，并輸出加速控制指令或電制動(dòng)減速控制指令。進(jìn)一步地，所述控制模塊還包括PID電壓驅(qū)動(dòng)子模塊，所述PID電壓驅(qū)動(dòng)子模塊用于接收到所述速度比例關(guān)系判斷子模塊或速度比例控制子模塊給出的加速控制指令或電制動(dòng)減速控制指令，如果是加速，則根據(jù)車輪的期望輪速和實(shí)際輪速，獲得輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置中的電壓控制器的電壓信號(hào)，如果是電制動(dòng)，則將所述電壓控制器輸出的電壓信號(hào)設(shè)為0。進(jìn)一步地，所述PID電壓驅(qū)動(dòng)子模塊根據(jù)車輪的期望輪速和實(shí)際輪速，獲得輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置的電壓信號(hào)u公式如下：其中，e(k)為期望輪速和實(shí)際輪速的差值，kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)。進(jìn)一步地，所述速度比例控制子模塊根據(jù)所述實(shí)際輪速與修正后的所述期望輪速，計(jì)算左輪的當(dāng)前比較輪速vlc和右輪的當(dāng)前比較輪速vrc，分別為：當(dāng)vl>vlt/vrt·vr時(shí)，vlc＝vlt/vrt·vr，vrc＝vrt；當(dāng)vr>vrt/vlt·vl時(shí)，vlc＝vlt，vrc＝vrt/vlt·vl，vlt為修正后的左輪期望輪速，vrt為修正后的右輪期望輪速，vl為左輪的實(shí)際輪速，vr為右輪的實(shí)際輪速。進(jìn)一步地，所述基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)還包括繼電器，所述繼電器連接在所述速度比例控制子模塊與所述電機(jī)控制器之間，用于接收所述速度比例控制子模塊發(fā)出的高低電平信號(hào)，以控制所述電機(jī)控制器中的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)檔位。進(jìn)一步地，所述信息采集裝置包括導(dǎo)航子模塊和輪速檢測(cè)子模塊，其中：所述導(dǎo)航子模塊設(shè)在所述車輛上，用于檢測(cè)各所述車軸狀態(tài)信息并輸入到所述計(jì)算機(jī)控制器；所述輪速檢測(cè)子模塊設(shè)在所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置上，用于檢測(cè)車輪的實(shí)際輪速并輸入到所述計(jì)算機(jī)控制器。本專利技術(shù)還提供一種電車，所述電車包括如上所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)。應(yīng)用本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案后，通過信息采集裝置采集各車軸狀態(tài)信息和實(shí)際輪速，并通過計(jì)算機(jī)控制器根據(jù)車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸輪速獲得與各車軸相對(duì)應(yīng)的車輪的期望輪速，再根據(jù)期望輪速、實(shí)際輪速和車輛控制指令調(diào)整輸送給車輪驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使各所述車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速，及時(shí)準(zhǔn)確地糾正車輛的偏移，使電車平穩(wěn)地行駛，并且使得每軸電車都能較好地跟蹤軌跡而不受或少受前后車軸的影響，進(jìn)而解決了在無軌情況下多軸獨(dú)立車輛的橫向控制，為多軸車輛的行駛提供了技術(shù)支撐。附圖說明圖1為本專利技術(shù)所應(yīng)用的多軸無軌電車中各車軸的輪速關(guān)系示意圖；圖2為圖1中的一車輪組件與預(yù)期路徑之間的關(guān)系示意圖；圖3為本專利技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施方式的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)的原理示意圖；圖4為圖3中計(jì)算機(jī)控制器的原理示意圖；圖5為圖4中控制模塊的原理示意圖。附圖標(biāo)記：A車軸A0車軸的中點(diǎn)B1右輪B2左輪C鉸接桿1車輪驅(qū)動(dòng)裝置2信息采集裝置3計(jì)算機(jī)控制器31計(jì)算模塊32修正模塊33控制模塊331速度比例關(guān)系判斷子模塊332速度比例控制子模塊333PID電壓驅(qū)動(dòng)子模塊4繼電器具體實(shí)施方式在附圖中，使用相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在本專利技術(shù)的描述中，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本專利技術(shù)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本專利技術(shù)保護(hù)范圍的限制。本專利技術(shù)中，以車輛的前進(jìn)方向?yàn)閰⒄辗较颍囕v的前進(jìn)方向的左側(cè)為下文中的“左”，車輛的前進(jìn)方向的右側(cè)為下文中的“右”。如圖1和圖2所示，本實(shí)施方式所提供的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)中的多軸無軌電車的車身較長(zhǎng)，且由多節(jié)車輪組件組成，其具體包括至少三節(jié)車輪組件，每一節(jié)車輪組件包括車軸A以及車軸A兩端的車輪(右輪B1和左輪B2)，相鄰的兩車輪組件中的車軸A通過鉸接桿C連接。圖1和圖2中的多軸無軌電車是由三節(jié)兩輪車輪組件組合在一起的，每一節(jié)的車輪組件中的右輪B1和左輪B2均本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，所述多軸無軌電車包括至少三節(jié)車輪組件，每一節(jié)車輪組件包括車軸(A)以及所述車軸(A)兩端的車輪，其特征在于，所述基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)包括車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)、信息采集裝置(2)和計(jì)算機(jī)控制器(3)，其中：每一所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)驅(qū)動(dòng)連接一所述車輪，所述信息采集裝置(2)設(shè)于車輛上，用于采集各車軸狀態(tài)信息和實(shí)際輪速；所述計(jì)算機(jī)控制器(3)連接所述信息采集裝置(2)，并用于根據(jù)所述車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸(A)輪速獲得與各所述車軸(A)相對(duì)應(yīng)的車輪的期望輪速，再根據(jù)所述期望輪速和所述實(shí)際輪速調(diào)整輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使各所述車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，所述多軸無軌電車包括至少三節(jié)車輪組件，每一節(jié)車輪組件包括車軸(A)以及所述車軸(A)兩端的車輪，其特征在于，所述基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)包括車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)、信息采集裝置(2)和計(jì)算機(jī)控制器(3)，其中：每一所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)驅(qū)動(dòng)連接一所述車輪，所述信息采集裝置(2)設(shè)于車輛上，用于采集各車軸狀態(tài)信息和實(shí)際輪速；所述計(jì)算機(jī)控制器(3)連接所述信息采集裝置(2)，并用于根據(jù)所述車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸(A)輪速獲得與各所述車軸(A)相對(duì)應(yīng)的車輪的期望輪速，再根據(jù)所述期望輪速和所述實(shí)際輪速調(diào)整輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使各所述車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。2.如權(quán)利要求1所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，相鄰的兩所述車輪組件中的所述車軸(A)通過鉸接桿(C)連接，所述信息采集裝置(2)還用于采集每一所述車軸(A)與該車軸(A)連接的鉸接桿(C)之間的夾角，所述計(jì)算機(jī)控制器(3)還用于根據(jù)其中一所述車輪組件的預(yù)設(shè)車軸(A)輪速以及該車輪組件中的車軸(A)與其連接的鉸接桿(C)之間的夾角，獲得其它所述車輪組件的車軸(A)的期望輪速。3.如權(quán)利要求1或2所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)控制器(3)包括計(jì)算模塊(31)、修正模塊(32)和控制模塊(33)，其中：所述計(jì)算模塊(31)用于根據(jù)所述車軸狀態(tài)信息、預(yù)期路徑和預(yù)設(shè)車軸(A)輪速獲得相應(yīng)的車輪的期望輪速；所述修正模塊(32)用于根據(jù)所述預(yù)期路徑與車輛的角度偏差和/或距離偏差對(duì)所述期望輪速進(jìn)行修正；所述控制模塊(33)用于根據(jù)修正后的所述期望輪速和所述實(shí)際輪速信息調(diào)整輸送給所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。4.如權(quán)利要求3所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊(33)包括速度比例關(guān)系判斷子模塊(331)和速度比例控制子模塊(332)，其中：所述速度比例關(guān)系判斷子模塊(331)用于接收所述信息采集裝置(2)輸入的實(shí)際輪速信息以及所述修正模塊(32)修正后的所述期望輪速并比較，若每一所述車輪組件中左輪和右輪的實(shí)際輪速滿足其修正后的所述期望輪速的比例關(guān)系時(shí)，則左輪的當(dāng)前比較輪速和右輪的當(dāng)前比較輪速分別設(shè)定為其對(duì)應(yīng)的修正后的所述期望輪速，并輸出加速控制指令或電制動(dòng)減速控制指令；否則，由所述速度比例控制子模塊(332)根據(jù)實(shí)際輪速與修正...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張德兆，張松松，高建偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京智行者科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11