【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于重載車輛運動規劃與控制，具體涉及一種無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法及系統。
技術介紹
1、由于礦用重載車輛所處的工作環境惡劣，載質量大、路面條件差、工作時間長，因此車輛系統會發生不可避免的性能衰減。這種性能衰減會對礦用重載車輛的運營產生潛在的安全風險。由于傳統人工駕駛車輛駕駛員始終在控制回路中，對于系統性能的評估幾乎是實時進行的，能夠敏銳地感知車輛性能的衰減，從而采取相應的措施：當性能衰減不明顯時可不進行維修處理，而是適當調整（往往是增大）控制指令的幅度，使系統完成相應的功能；當性能衰減明顯時進行維修處理，并由駕駛員對維修效果進行評估，從而保證系統功能維持在較為良好的范圍內。因此人工駕駛在監測系統衰減時具有明顯的優勢。與人工駕駛不同，由于礦用無人駕駛重載車輛取消了駕駛員，為實現安全運行，需要對其系統性能衰減進行在線監測。然而，目前的研究更多關注故障發生時的監測和后續的容錯控制，而對系統性能衰減的關注較少。
2、不僅如此，現階段對礦用無人駕駛重載車輛的維修保養方式往往采用固定周期的方式進行，例如固定工作時長、固定行駛里程等方式。然而，由于單個車輛需要維修介入的時機并不會嚴格遵循上述周期，介入過早可能導致不必要的時間、人力以及經費支出，介入過晚則可能會引起安全風險，因而這種固定周期的維修保養方式存在明顯劣勢。更為合理的方式是根據每輛礦用無人駕駛重載車輛的實際情況進行恰當的維修介入，這就需要對礦用無人駕駛重載車輛系統性能進行在線監測，現有技術中缺乏這種在線監測的方案。
3、綜上，實有必要提供
技術實現思路
1、本專利技術提供本專利技術提供一種無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法及系統，本專利技術考慮了運行環境，特別是路面環境對無人駕駛重載車輛系統性能的影響，測定了無人駕駛重載車輛在不同路面環境以及不同典型工況下的系統響應傳遞函數，同時構建了性能良好知識庫和性能衰減知識庫，以系統響應傳遞函數的特征參數作為系統是否維修介入的依據，實現了無人駕駛重載車輛的自動在線監測，可以有效解決
技術介紹
中至少一個技術問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術是這樣實現的：
3、一種無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，包括如下步驟：
4、步驟s1，從歷史數據中提取無人駕駛重載車輛各系統的典型工況以及各典型工況持續時間；
5、步驟s2，提供各系統性能均良好的無人駕駛重載車輛，定義為第一類型車輛；提供剛好需要維修介入的無人駕駛重載車輛，定義為第二類型車輛；根據運行環境的不同，測試第一類型車輛及第二類型車輛各系統在典型工況下的系統響應，分別計算不同運行環境及不同典型工況下各系統的響應關于該系統輸入的傳遞函數，提取各系統響應傳遞函數的特征參數，以所述第一類型車輛的系統響應傳遞函數的特征參數及生產數據構建性能良好知識庫；以所述第二類型車輛的系統響應傳遞函數的特征參數以及生產數據構建性能衰減數據庫；
6、步驟s3，針對任意無人駕駛重載車輛系統性能在線監測，首先獲取該無人駕駛重載車輛運行所處的運行環境，然后以步驟s1中提取的各典型工況持續時間的上限作為滑動時間窗口長度，在線監測該無人駕駛重載車輛各系統的系統輸入以及系統響應，采用互相關系數法將該無人駕駛重載車輛任意系統的系統輸入與典型工況下的系統輸入進行匹配，若匹配成功，則保存當前滑動時間窗口內采集的系統輸入和系統響應，采用最小二乘法擬合系統響應關于系統輸入的傳遞函數并提取該傳遞函數的特征參數；
7、步驟s4，采用最小二乘法將步驟s3得到的特征參數與性能良好知識庫中相匹配的典型工況下各系統對應的特征參數進行對比，若步驟s3得到的特征參數大于性能良好知識庫中典型工況下特征參數取值區間的上限，則視為該特征參數被激活；同時，與性能衰減數據庫中相匹配的典型工況下各系統對應的特征參數進行對比，若步驟s3得到的特征參數大于性能衰減數據庫中典型工況下特征參數取值區間的下限，則視為該特征參數被激活；統計被激活的特征參數數量，若被激活的特征參數數量超出預設的第一閾值，則發出對應系統需要進行性能評估的報警信號；此外，比較當前生產數據與性能良好知識庫以及性能衰減知識庫中保存的生產數據，統計當前生產數據大于性能良好知識庫以及性能衰減知識庫中生產數據的總次數，若總次數大于預設的第二閾值，同樣發出對應系統需要進行性能評估的報警信號；
8、步驟s5，對報警信號所針對的系統進行性能評估，若評估結果為未達到報廢條件且需維修介入，則將該無人駕駛重載車輛劃歸為第二類型車輛，執行步驟s2，更新所述性能衰減數據庫；然后對該系統進行維修處理，將恢復性能后的該無人駕駛重載車輛劃歸為第一類型車輛，執行步驟s2，更新所述性能良好知識庫，同時增加一次維修記錄；若評估結果為未達到報廢條件且未到維修介入時機，則增加性能良好知識庫中典型工況下特征參數取值區間上限以及下限的取值，減小性能衰減數據庫中典型工況下特征參數取值區間上限以及下限的取值；若評估結果為該系統達到完全損壞的情況，則進一步評估是否存在對該系統進行更換的必要，如有必要則進行系統更換并將恢復性能后的該無人駕駛重載車輛劃歸為第一類型車輛，執行步驟s2，更新所述性能良好知識庫；若評估無人駕駛重載車輛已經到達報廢條件，則退出對該無人駕駛重載車輛的在線監測，將該無人駕駛重載車輛作報廢處理。
9、作為一種優選的改進，所述無人駕駛重載車輛為礦用無人駕駛重載車輛，監測的系統包括處于正常模式下的轉向系統、制動系統、處于正常模式下的驅動系統以及舉升系統，其中：所述轉向系統的典型工況包括各種車速下的避障工況、掉頭工況及直角彎轉向工況；所述制動系統的典型工況包括在平直道路、下坡道路以及上坡道路條件下，在不同載質量情況時各種初始車速下不同的制動踏板開度工況；所述驅動系統的典型工況包括在平直道路、下坡道路以及上坡道路條件下，在不同載質量情況時各種初始車速下不同的油門踏板開度工況；所述舉升系統的典型工況包括按照不同舉升時間舉升不同裝載質量貨箱的工況。
10、作為一種優選的改進，所述第一類型車輛包括全新的無人駕駛重載車輛及維修后性能恢復的礦用無人駕駛重載車輛。
11、作為一種優選的改進，所述運行環境包括天氣、溫度和路面環境，其中路面環境包括干燥路面、濕滑路面及冰凍路面。
12、作為一種優選的改進，所述轉向系統的系統輸入為方向盤轉角；所述轉向系統的系統響應包括橫擺角速度、側向加速度、轉向轉角、轉向系統油壓及轉向液壓桿行程；所述制動系統的系統輸入為制動踏板開度；所述制動系統的系統響應包括縱向加速度、縱向速度、制動液壓缸壓力及車輪轉速；所述驅動系統的系統輸入為油門踏板開度；所述驅動系統的系統響應包括縱向加速度、縱向速度、驅動電機扭矩及車輪轉速；所述舉升系統的系統輸入為舉升時間；所述舉升系統的系統響應包括車斗舉升轉角、舉升液壓缸壓力及舉升液壓缸行程。
13、作為一種優選的改進，所述轉向系統及驅動系統的傳遞本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述無人駕駛重載車輛為礦用無人駕駛重載車輛，監測的系統包括處于正常模式下的轉向系統、制動系統、處于正常模式下的驅動系統以及舉升系統，其中：所述轉向系統的典型工況包括各種車速下的避障工況、掉頭工況及直角彎轉向工況；所述制動系統的典型工況包括在平直道路、下坡道路以及上坡道路條件下，在不同載質量情況時各種初始車速下不同的制動踏板開度工況；所述驅動系統的典型工況包括在平直道路、下坡道路以及上坡道路條件下，在不同載質量情況時各種初始車速下不同的油門踏板開度工況；所述舉升系統的典型工況包括按照不同舉升時間舉升不同裝載質量貨箱的工況。
3.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述第一類型車輛包括全新的無人駕駛重載車輛及維修后性能恢復的礦用無人駕駛重載車輛。
4.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述運行環境包括天氣、溫度和路面環境，其中路面環境
5.根據權利要求2所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述轉向系統的系統輸入為方向盤轉角；所述轉向系統的系統響應包括橫擺角速度、側向加速度、轉向轉角、轉向系統油壓及轉向液壓桿行程；所述制動系統的系統輸入為制動踏板開度；所述制動系統的系統響應包括縱向加速度、縱向速度、制動液壓缸壓力及車輪轉速；所述驅動系統的系統輸入為油門踏板開度；所述驅動系統的系統響應包括縱向加速度、縱向速度、驅動電機扭矩及車輪轉速；所述舉升系統的系統輸入為舉升時間；所述舉升系統的系統響應包括車斗舉升轉角、舉升液壓缸壓力及舉升液壓缸行程。
6.根據權利要求5所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述轉向系統及驅動系統的傳遞函數采用欠阻尼二階系統傳遞函數模型進行擬合，欠阻尼二階系統傳遞函數的形式表示為：
7.根據權利要求6所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述轉向系統及驅動系統的傳遞函數的特征參數包括：有阻尼振蕩頻率、上升時間、峰值時間、超調量、調節時間以及系統阻尼比，各特征參數的定義如下：
8.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述性能良好知識庫和性能衰減知識庫具有相同的數據結構，均采用樹狀結構，每個系統對應一個一級分支，每個一級分支下設有至少一個二級分支，每個二級分支對應一次維修狀態，維修前的數據存在所述性能衰減知識庫中；維修后的數據存儲在所述性能良好知識庫中；每個二級分支下設有至少一個三級分支，每個三級分支對應一個路面環境；每個三級分支下設有至少一個四級分支，每個四級分支對應一個典型工況；每個四級分支下設有至少一個五級分支，每個五級分支對應一個系統響應傳遞函數的特征參數。
9.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，以所述無人駕駛重載車輛的全新狀態為初始節點，每次維修狀態對應一個節點，所述生產數據包括所述無人駕駛重載車輛在相鄰兩個節點之間所運輸的不同類型貨物的總質量、對應的行駛里程以及在垂直方向克服重力的累積做功；在全新狀態下，所述無人駕駛重載車輛的生產數據為0。
10.一種無人駕駛重載車輛系統性能在線監測系統，其特征在于，用于執行權利要求1-9任一項所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法。
...【技術特征摘要】
1.一種無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述無人駕駛重載車輛為礦用無人駕駛重載車輛，監測的系統包括處于正常模式下的轉向系統、制動系統、處于正常模式下的驅動系統以及舉升系統，其中：所述轉向系統的典型工況包括各種車速下的避障工況、掉頭工況及直角彎轉向工況；所述制動系統的典型工況包括在平直道路、下坡道路以及上坡道路條件下，在不同載質量情況時各種初始車速下不同的制動踏板開度工況；所述驅動系統的典型工況包括在平直道路、下坡道路以及上坡道路條件下，在不同載質量情況時各種初始車速下不同的油門踏板開度工況；所述舉升系統的典型工況包括按照不同舉升時間舉升不同裝載質量貨箱的工況。
3.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述第一類型車輛包括全新的無人駕駛重載車輛及維修后性能恢復的礦用無人駕駛重載車輛。
4.根據權利要求1所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述運行環境包括天氣、溫度和路面環境，其中路面環境包括干燥路面、濕滑路面及冰凍路面。
5.根據權利要求2所述的無人駕駛重載車輛系統性能在線監測方法，其特征在于，所述轉向系統的系統輸入為方向盤轉角；所述轉向系統的系統響應包括橫擺角速度、側向加速度、轉向轉角、轉向系統油壓及轉向液壓桿行程；所述制動系統的系統輸入為制動踏板開度；所述制動系統的系統響應包括縱向加速度、縱向速度、制動液壓缸壓力及車輪轉速；所述驅動系統的系統輸入為油門踏板開度；所述驅動系統的系統響應包括縱向加速度、縱向速度、驅動電機扭矩及車輪轉速；所述舉升系統的系統輸入為舉升時間；所述舉升系統的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡滿江，張立欽，邊有鋼，楊澤宇，丁榮軍，高銘，秦洪懋，王宇克，湯清淞，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：
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