Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Технология /

Система автовождения карьерного автосамосвала

←предыдущая  следующая→
1 2 3 4 



Скачать реферат


Введение

В последние годы за рубежом ведутся интенсивные работы по созданию и внедрению систем автоматического управления гор-ным автотранспортом. Так, на ряде карьеров Канады и США вне-дрены системы диспетчерского управления работой автотранспорта с использованием компьютерной техники, а также системы автома-тического вождения (САВ) автосамосвалов по трассам между точ-ками загрузки и разгрузки. Отмечается, что автоматизированное управление работой автотранспорта позволяет повысить его произ-водительность более, чем на 20%.

Эффективность системы автовождения проверена в карьере, где работают 10 экскаваторов и 54 самосвала. САВ уменьшает в два раза время ручного управления, увеличивает на 6,9% время ис-пользования экскаваторов и на 25% коэффициент использования автосамосвалов.

Однако существующие САВ не обеспечивают автоматического или полуавтоматического маневрирования машин в местах погрузки и разгрузки, где применяемая система с излучающим проводом, проложенным вдоль трассы, становится бесполезной из-за случай-ного характера траекторий маневрирования и наличия непредви-денных препятствий. Между тем, маневры у бровки отвала в усло-виях плохого заднего обзора и наличия препятствий отнимают зна-чительное время и связаны с повышенным риском для машины и водителя. По статистическим данным аварии и катастрофы на раз-грузке составляют до 10% от общего числа аварий на горном транс-порте.

Таким образом, система автовождения карьерного автосамо-свала должна обеспечивать не только движение по трассе между пунктами загрузки и разгрузки, но и маневрирование в местах раз-грузки (если будет решена эта проблема, то управление в местах загрузки не будет представлять трудностей). В этом случае задача осуществления маневра является одной из основных для САВ карь-ерного автосамосвала.

1. Планирование траектории.

1.1 Обоснование необходимости автоматического

планирования и отслеживания траектории.

Наиболее важным направлением автоматизации работы карь-ерного транспорта является автоматизация движения самосвалов в местах разгрузки. В связи с тем, что в контуре управления присутст-вует человек, отсутствует гарантия в следующих аспектах:

 выбор оптимальной траектории;

 точность остановки в точке разгрузки (ошибка может привести к аварии);

 несогласованность манёвров самосвалов в зоне разгрузки;

Для устранения указанных проблем требуется автоматизировать построение траектории. Автоматизация построения траектории и следования по ней усложняется следующими факторами:

 сложность и не постоянство площадки;

 случайный характер траекторий;

 необходимость учитывать динамические и геометрические осо-бенности самосвала;

 отсутствие на местности характерных точек и ориентиров;

 невозможность предварительного указания траектории на мест-ности из - за тяжёлых условий работы известных средств, указы-вающих траектории (большие массы самосвалов, работа бульдо-зера, плохие погодные условия и др.).

Для удачной работы САВ необходимо кроме создания опти-мальной траектории ещё и отслеживать правильность движения по ней, а также оперативно вносить в неё изменения по мере накопле-ния данных о местности и изменения расположения препятствий. В связи с этим в разрабатываемой САВ введены подсистемы ориен-тации и программное определение координат и ориентации само-свала по счислению. Использование двух независимых источников информации об ориентации самосвала позволяет повысить надёж-ность САВ и оперативность предоставления данных программам и системам, которые в таких данных нуждаются. Автоматическое от-слеживание прохождения по запланированной траектории позволит вовремя переключить режимы планирования траектории и прохож-дения по ней.

1.2 Требования к траектории и

к алгоритму выбора траектории.

Сформированная программно траектория должна удовлетво-рять следующим требованиям:

 Должна учитывать геометрические и технологические особенно-сти транспортного средства для которого планируется траекто-рия. При расчёте поворота должен быть учтён технологический радиус (минимальный радиус поворота транспортного средства), скорость транспортного средства (ТС), коэффициент сцепления и другие внешние и внутренние факторы, влияющие на динамику ТС.

 Должна проходить на расстоянии от препятствий, достаточном для нормального безопасного проезда.

 Должна быть как можно короче и содержать минимум поворотов.

 Повороты должны быть такими, что бы самосвал на них не зано-сило, значит по мере изменения скорости её вид может меняться.

 При движении задним ходом она должна легко задаваться , точно и легко отслеживаться.

В соответствии с указанными требованиями алгоритм должен удов-летворять следующим требованиям:

 максимальное быстродействие;

 небольшая потребность в процессорном времени;

 должен уметь воспроизводить прямые простейшие кривые по ко-торым может двигаться самосвал;

 должен учитывать особенности планирования движения задним ходом.

В связи с этим применимы алгоритмы планирования траектории по карте местности.

1.3 Геометрические особенности реализации алгоритмов.

Для демонстрации указанных особенностей, нанесём на мил-лиметровую бумагу горизонтальную проекцию самосвала. Для наи-более удобной аппроксимации реальной проекции автомобиля вы-берем отношение длины проекции к её ширине равным 9:5. (рис. 2.1) Для выявления критерия возможности проезда под углом 450 расположим проекцию автосамосвала под углом 450 и пометим за-нятые ею квадраты со стороной в одну дискрету. Повёрнутый таким образом самосвал занимает площадь 11 х 11 дискрет. При любой другой ориентации самосвал займёт прямоугольник заведомо меньшей площади и максимальной длины, следовательно если центр самосвала можно расположить в квадрате 11 х 11 дискрет так, чтобы в нём не было препятствий, значит траектория может проходить через данную точку. В целях повышения быстродействия желательно произвести поиск и указание таких точек до начала по-иска траектории чтобы избежать повторных поисков препятствий в квадрате.

Для определённости на карте будут определяться лишь гео-метрические места центров автомобиля.

При рассмотрении критериев разрешения поворота, нанесём на карту положение самосвала до и после поворота, и проведем ок-ружности таким образом, чтобы охватить все промежуточные поло-жения крайних точек автосамосвала. Соединив начальную и конеч-ную точки поворота последовательностью клеток - дискрет на карте наиболее близких к полученной дуге можно увидеть, что длина пря-мого участка на карте, параллельного осям должна быть не менее одной дискреты, а дина наклонного участка - не менее трёх.

Следовательно стоит предписать алгоритмам, чтобы точка из-лома траектории находилась не в реальном начале поворота, а бы-ла смещена назад на указанное выше количество дискрет в зави-симости от направления. Следует также запретить излом траекто-рии в случае диагонального движения менее чем в семи дискретах от предыдущего излома и трёх дискретах при движении вдоль осей.

1.4 Сравнительная характеристика

приведённых алгоритмов.

Для сравнения рассмотрим два имеющихся алгоритма плани-рования траектории: метод пробных траекторий и однослойная ней-ронная сеть. Метод пробных траекторий заключается в переборе вариантов траекторий, представляющих собой ломанные линии, со-единяющие начальную и конечную точки по определённым прави-лам. Этот алгоритм применим только на достаточно простых пло-щадках, допускающих небольшое количество вариантов траекторий. Преимуществом является то, что траектория планируется сразу от начала до конца, недостатки - 1) при необходимости внесения из-менений в траекторию требуется её заново планировать, 2) невоз-можно спланировать разворот и подъезд задним ходом.

Алгоритм планирования по однослойной нейронной сети за-ключается в формировании оценки для каждого возможного (учиты-вая дискретность) направления. В формировании оценки участвуют следующие показатели: расстояние до ближайшего препятствия, текущая ориентация транспортного средства, скачёк расстояний до препятствия, направление на цель движения. По данному алгорит-му принимается решение лишь о небольшом ближайшем участке движения, траектория не выстраивается как единое целое, из - за чего может быть не оптимальной. Данный алгоритм также не позво-ляет планирование разворота и учёт движения препятствий.

В связи с этим был разработан алгоритм планирования траек-тории, позволяющий быстро соединить две точки поверхности крат-чайшей линией, проведённой с учётом легко вводимых и легко реа-лизуемых критериев оптимальности. Кроме того разработанный ал-горитм позволяет легко учесть геометрические особенности транс-портного средства и легко к ним адаптируется.

Сравнительная характеристика приведённых и предлагаемого алгоритмов приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1 Сравнение алгоритмов планирования траектории.

Критерий Наименование алгоритма

Нейронная сеть Пробных траекторий Предлагаемый алгоритм

1 2 3 4

Требования к памяти 6*n2 чисел с плавающей за-пятой

18*Xmax *Ymax байт

Реализуемость

←предыдущая  следующая→
1 2 3 4 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»