為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)U計(jì)算公式如下：
[0056]
[0057] 其中，kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)，e化)為當(dāng)前比較輪速和實(shí)際輪速之差。kp和ki 是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)W及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到，具體數(shù)值根據(jù)輪速單位和電壓?jiǎn)挝粊泶_定，例如:速度的單 位為cm/s，電壓的單位為mV，則kp為10，ki為0.2。由于積分部分很容易飽和，所W需要為上式 中的積分項(xiàng)設(shè)定一個(gè)上限值Imax,即，當(dāng)
基本 上是根據(jù)期望輪速對(duì)應(yīng)得到的穩(wěn)定電壓，可W稍大于該穩(wěn)定電壓值。
[0058] 上述各實(shí)施方式中，所述基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)還包括繼電器4,繼電器 4連接在控制模塊33與車輪驅(qū)動(dòng)裝置1之間，用于接收控制模塊33中的速度比例控制子模塊 332輸出的高低電平信號(hào)，控制自身觸點(diǎn)的斷開與閉合，W控制車輪驅(qū)動(dòng)裝置1中的電機(jī)控 制器11的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)檔位。具體地，電機(jī)控制器11接受計(jì)算機(jī)控制器3中的PID電壓驅(qū)動(dòng)子 模塊333給的0~5V加速電壓和/或繼電器4控制的正反轉(zhuǎn)檔位W及電源電壓360V，經(jīng)電機(jī)控 制器11轉(zhuǎn)變電壓后驅(qū)動(dòng)輪穀電機(jī)12,最終輪穀電機(jī)12帶動(dòng)相應(yīng)的車輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖1和圖 2所示，由于相鄰的前、后兩車軸A是由剛性的較接桿C連接，并且每個(gè)車輪都是驅(qū)動(dòng)輪，為 了保證較接桿C不受兩車軸A之間的拉伸壓縮的影響，相鄰的前、后兩車軸A的輪速需要滿足 一定關(guān)系。由圖1可W看出，為了使較接桿C不受拉伸或壓縮力，W第一根較接桿C連接的第 一車軸A和第二車軸A為例，兩車軸A的輪速關(guān)系需滿足：
[0059] Vmlt ? COS目ll = Vm2t ? COS白21
[0060] 式中，Vmit是第一車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速，Vm2t是第二車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪 速，011是第一車軸A的垂線與較接桿C之間的夾角，021是第二車軸A的垂線與較接桿C之間的 夾角。
[0061 ]如果第二車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速vm2t確定，則第一車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速 Vmlt 為：
[0062] Vmlt = Vm2t ? COS目2l/c〇S白 11
[006引再次參閱圖2，另外，第一車軸A位置的確定方法如下：
[0064] 第二車軸A的位置坐標(biāo)由信息采集裝置2給出，則第二車軸A與預(yù)期路徑（圖2中的 虛線部分）的橫向偏差和角度偏差便可得出。而第一車軸A的中點(diǎn)AO的坐標(biāo)(Xml, ymi)則是W 第二車軸A的中點(diǎn)AO的坐標(biāo)(Xm2，ym2)為基準(zhǔn)，通過較接桿C的長(zhǎng)度和角度計(jì)給出的夾角算 出：
[0065] Xml = Xm2+d ? sin目21，yml = ym2+d ? COS白21
[0066] 其中d為較接桿C的長(zhǎng)度。第一車軸A與第二車軸A的夾角ai2為
[0067] 〇12 二目 21+目 11
[0068] 因此，第一車軸A的右輪Bl和左輪B2各自的期望輪速則W第一車軸A的中點(diǎn)AO的期 望輪速Vmlt為基準(zhǔn)，根據(jù)式（1)和式(2)計(jì)算。第一車軸A的輪速跟隨也是根據(jù)輪速跟隨控制 指令式(3)和式(4)執(zhí)行。
[0069] 與第一車軸A和第二車軸A類似，第S車軸A的中點(diǎn)AO期望輪速vm3t是根據(jù)第二車軸 A的期望輪速Vm2t為基準(zhǔn)而獲得：
[0070] Vm3t = Vm2t ? COS目22/cOS白32
[0071] 第=車軸A的右輪Bl和左輪B2各自的期望輪速和輪速跟隨控制與上述的第一車軸 A獲得方法相同，在此不再寶述。
[0072] 上述選擇第二車軸A的中點(diǎn)AO的輪速為基準(zhǔn)的原因：從基準(zhǔn)輪速計(jì)算得到的其它 輪速值都是逐級(jí)波動(dòng)越來越劇烈的。如果W第一車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速為基準(zhǔn)，第二車 軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速會(huì)有一定的波動(dòng)，而第S車軸A又是W第二車軸A的中點(diǎn)AO的期望 輪速為基準(zhǔn)，所得到的第=車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速就會(huì)有很大波動(dòng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制和輪 速跟隨是不利的。但如果選擇第二車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速為基準(zhǔn)，第一車軸A和第S車 軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速都是直接從精確的的第二車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速計(jì)算得到，從 而第一車軸A和第S車軸A的中點(diǎn)AO的期望輪速都不會(huì)波動(dòng)太大，比較容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng) 控制。
[0073] 需要說明的是，上述僅為優(yōu)選方式，當(dāng)然也不排除W第二車軸AW外的車軸A的中 點(diǎn)AO的期望輪速為基準(zhǔn)，來確定其它車軸A的期望輪速和輪速跟隨控制。因此，信息采集裝 置2還用于角度計(jì)（圖中未示出），角度計(jì)設(shè)在每一車軸A與該車軸A連接的較接桿C之間，用 于采集每一車軸A與該車軸A連接的較接桿C之間的夾角。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W及該車輪組件中的車軸A與其連接的較接桿C之間的夾 角，獲得其它所述車輪組件的車軸A輪速。
[0074] 本實(shí)用新型還提供一種電車，該電車包括上述各實(shí)施方式中所述的基于多軸無軌 電車循跡跟蹤系統(tǒng)。所述電車的其它部分均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再展開描述。
[0075] 最后需要指出的是：W上實(shí)施例僅用W說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限 審IJ。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:可W對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或 者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;運(yùn)些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫 離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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)輪速控制所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置（1)，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2所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，還包括繼電器 (4)，所述繼電器(4)連接在所述計(jì)算機(jī)控制器(3)與所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)中的電機(jī)控制器 (11)之間，用于接收所述計(jì)算機(jī)控制器(3)發(fā)出的高低電平信號(hào)，以控制所述電機(jī)控制器 (11)中的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)檔位。4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所 述信息采集裝置(2)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(3);所述輪速檢測(cè)子模塊 設(shè)在所述車輪驅(qū)動(dòng)裝置(1)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(3)。5. 如權(quán)利要求4所述的基于多軸無軌電車循跡跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集裝 置(2)還包括角度計(jì)，所述角度計(jì)設(shè)在每一所述車軸(A)與該車軸(A)連接的鉸接桿(C)之 間，用于采集所述車軸(A)與該車軸(A)連接的鉸接桿(C)之間的夾角。6. -種電車，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的基于多軸無軌電車循 跡跟蹤系統(tǒng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型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)車軸輪速控制車輪驅(qū)動(dòng)裝置，以使各車輪的實(shí)際輪速達(dá)到期望輪速。本實(shí)用新型可以使各車輪的實(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。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號(hào)】CN205375187
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521041227
【發(fā)明人】張德兆, 張松松, 高建偉
【申請(qǐng)人】北京智行者科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日