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作者：潘国宇;鲍久圣;胡德平;邹学耀;阴妍;王茂森;朱晨钟;张磊;杨瑞;
单位：中国矿业大学机电工程学院;徐州徐工重型车辆有限公司;
摘要：露天矿无人驾驶自卸车面临道路等级低且坡道弯道多、车辆载质量大且变化范围宽等恶劣运输工况，现有车辆运动控制策略多面向普通道路环境，无法直接将现有车辆控制策略应用于矿山自卸车。针对上述问题，提出了一种基于预瞄误差与分层反馈的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制系统。横向控制以线性二次型调节器（LQR）为基础，运用前馈控制器降低稳态误差，采用模糊控制器实现自适应调整预瞄距离，以提高路径跟踪控制精度；纵向控制建立分层反馈式纵向速度控制器，分别采用模型预测控制和模糊PID反馈控制，并建立车辆驱动及制动逆向模型，降低自卸车载质量与道路坡度改变对纵向速度追踪的影响。仿真结果表明：(1)车辆实际速度和期望速度误差在2%以内，说明自卸车在空载下坡与满载上坡2种工况下的速度跟踪效果能够满足要求。(2)由于横-纵向协同控制能够针对路径曲率的不同实时调节车辆速度，在2种工况下，自卸车横-纵向协同控制器相比于单一横向控制都获得了更高的路径跟踪精度，同时也提高了自卸车的操纵稳定性。实验结果表明：(1)空载下坡时的横向误差峰值为0.019 9 m，方向误差峰值为0.184 0 rad，误差增大均发生在弯道处，但误差波动范围较小，能够保证试验车对期望路径的跟踪。(2)负载上坡时的横向误差峰值为0.016 8 m，方向误差峰值为0.071 4 rad，误差变化趋势与空载下坡试验相反，但误差仍在合理范围内，试验车的跟踪效果良好。(3) 2个误差峰值均小于空载下坡试验，验证了不同速度对横向控制精度的影响规律。
关键词：露天矿自卸车;无人驾驶;横向运动控制;纵向速度控制;横-纵向协同控制
基金资助：江苏省科技成果转化专项资金项目（BA2023035）; 徐州市重点研发计划资助项目(KC22419); 江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）
