Система автовождения карьерного автосамосвала (стр. 4 из 4)

из зоны разгрузки.

Планирование траектории выезда самосвала из зоны разгрузки отличается от планирования подъезда к месту разгрузки только отсутствием участка смены направления движения. Планирование траектории также должно состоять из первичного и вторичного.

Следует отметить, что траектория движения должна быть прижата к стороне, противоположной от той на которой расположены места разгрузки для того, чтобы не мешать манёврам самосвалов, которым ещё предстоит разгрузиться. Для алгоритма первичного планирования (п 2.1) это выливается лишь во введении дополнительных критериев оценки. Сглаживание поворотов (вторичное планирование) должно выполнятся по аналогичным (п. 2.2) формулам.

В связи со значительным изменением после разгрузки динамических свойств самосвала, данные для расчёта заданий на ускорение, торможение и поворот должны быть измерены и рассчитаны заново. Программе планирования траектории должна быть передана информация о зависимости тормозного пути от скорости и радиуса поворота от скорости. Информация о выезде из зоны манёвров может быть передана от ДЭВМ или заранее заложена в память как и карта местности.

3 Навигация большегрузного

карьерного автосамосвала по счислению.

В связи с невозможностью точно измерять мгновенное положение автомобиля, а также высокой чувствительностью к помехам системы радионавигации карьерного самосвала, необходимо обеспечить программное дублирование определения параметров его положения на местности (координаты и угол поворота относительно неподвижной системы координат рабочей площадки). Указанные параметры особенно важны во время планирования траектории и выполнения поворотов, а также при выдаче команд на смену направления движения, при обнаружении выезда самосвала в точку с заданными координатами при планировании подъезда к точке разгрузки.

Для успешного функционирования алгоритма требуется определять мгновенное значение реального радиуса поворота. Реальный радиус поворота позволяют определить датчики поворота колёс на заданный угол, установленные на каждом колесе и работающие независимо друг от друга. Если между импульсами датчика, выдаваемыми им после поворота колеса на элементарный угол, накапливать импульсы высокой частоты, то по простым формулам можно определить радиус поворота (формула (3.1)):

(3.1).

В формуле: К1 - количество импульсов, пришедших между сигналами от датчика поворота от заднего колеса, ближнего к центру поворота, С - ширина колеи, К2 - количество импульсов, пришедших между сигналами датчика поворота от заднего колеса, дальнего от центра поворота.

Выберем частоту импульсов от датчика по следующим соображениям. Алгоритм планирования траектории должен запускаться после проезда самосвалом одной дискреты. Длина одной дискреты 1,25 м, наибольшая скорость движения самосвала 15 км/ч, получим, время после которого данные о положении самосвала должны быть готовы: t=1.25(м)/(15000(км/ч)/3600(с/ч))=0.3 с. Учитывая специфику групповой работы датчиков уменьшим время ещё в 3 раза (запас времени на расчёты) и получим t=0.1 с. Определим, на какой угол (l) повернётся за это время колесо самосвала (и шаг угловой сетки на датчике): l=0,1(с)*4,167(м/с)/3(м)=0,1389 рад=7,95⁰ , округлим полученное значение до ближайшего числа на которое 360 делится без остатка и получим 8⁰ (полос на датчике должно быть 45). Если применить мультипликатор или повышающую цепную передачу, то габариты датчика и количество дискрет на нём уменьшится в i(передаточное отношение передачи) раз. Частоту импульсов, накапливаемых между сигналами от датчиков выберем из следующих соображений: частота сигналов от датчиков равна 10Гц., для обеспечения соответствия разрядности сигнала разрядности (8 разрядов) препроцессора обрабатывающего сигналы от датчиков выберем частоту 2560 Гц. Данная частота может быть получена не только от стабильного генератора, но и с помощью строгого задания количества тактов в циклах процессора.

На рис. 3.1 приведены величины, которые определяются по разработанному алгоритму: g - угол, на который повернётся ось задних колёс автомобиля; dS - перемещение автомобиля на элементарном участке поворота; R₁ и R₂ - радиусы окружностей, описываемых задними колёсами; b - угол наклона вектора перемещения к предыдущей ориентации автомобиля (равен половине g). Радиус поворота центральной точки оси вращения задних колёс самосвала можно определить по формуле (3.2): R=R₁+C/2 (3.2);

Определение текущего положения автомобиля (если известно предыдущее) выполняется следующим образом (определение ориентации см. рис 3.2):

1) Находим углы g (угол на который изменилась ориентация самосвала) и b (угол вектора элементарного перемещения в системе координат, связанной с самосвалом).

(3.3),

где r - радиус колеса, R - радиус поворота самосвала. По формуле

, где b - база самосвала, a - угол поворота передних колёс, мы можем вычислить текущее значение g и сопоставить с косвенно измерянным.

b=g/2 (3.4);

2) Определяем dS (длина вектора элементарного перемещения):

dS=2*R*sin(b) (3.5);

3) Определяем коэффициент сцепления:

4) Уточняем dS с учётом коэффициента сцепления:

dS’=dS*к (3.7);

5) Определяем приращения координат в неподвижной системе:

dx=dS’*cos(q+b) (3.8);

6) Определяем новую ориентацию автомобиля в неподвижной системе координат:

q‘=q+g(3.10).

В формулах 3.8 - 3.10: q‘- очередной угол ориентации самосвала в неподвижной системе координат; q - предыдущий угол ориентации самосвала в неподвижной системе координат.

Приведённые формулы достаточно сложны для реализации на языке программирования низкого уровня (даже с применением математического сопроцессора), поэтому желательно данный алгоритм реализовать на языках высокого уровня.

Нанесение на корту координат самосвала и привязка к направлению производится следующим образом:

-на карте как занимаемый в данный момент времени указывается такой квадрат со стороной в одну дискрету, на котором находится центр задней оси самосвала

-номер направления ориентации (с дискретностью 45⁰) выбирается такой, к какому текущая ориентация самосвала ближе.

Данные вычисления можно выполнить лишь по готовности всех данных (К) от датчиков, поэтому есть смысл накапливать их в буферной схеме (специализированном контроллере, вставляемом в слоты бортовой ЭВМ), а по приходу данных от четырёх колёс послать сигнал прерывание в вычислительную систему. Драйверу, обрабатывающему запрос необходимо считать данные из этой буферной схемы и по ним произвести вычисления. Результаты определения положения по счислению следует оставлять в специально выделенной межпрограммной области связи, либо осуществлять выдачу последних готовых данных по запросу программ через вызовы программных прерываний.

[1]n - дискретность выбора направлений