[发明专利]双履带行走装置自适应转向系统及实现方法

权利要求书

1.一种双履带行走装置自适应转向系统，包括GPS接收器（1）、光电编码器组（2）、数据采集卡（3）、工控机（4）、D/A转换单元（5）、驱动电机控制单元（6）和电源（7），其特征在于：

所述的光电编码器组（2）与数据采集卡（3）连接；GPS接收器（1）和数据采集卡（3）的输出端与工控机（4）的输入端连接，工控机（4）的输出端与D/A转换单元（5）的输入端连接；D/A转换单元（5）的输出端与驱动电机控制单元（6）连接；整个系统由电源（7）供电；

所述的GPS接收器（1）安装在双履带行走装置上，获取双履带行走装置的位置信息及行驶轨迹；所述的光电编码器组（2）包括左、右两个光电编码器，分别安装在左、右履带架上，检测双履带行走装置左、右履带的行驶速度，速度信息通过数据采集卡（3）后输送入工控机（4）进行处理；

所述的工控机（4）固定在驾驶室内，包含信号处理模块（41）和模糊神经网络控制模块（42）；工控机（4）中的信号处理模块（41）对GPS接收器（1）的位置信号处理和光电编码器组（2）的速度信号处理；

所述的D/A转换单元（5）的输入端接工控机（4），输出端接驱动电机控制单元（6），所述的驱动电机控制单元（6）包括左、右变频器和左、右驱动电机；左、右变频器接收D/A转换单元（5）的信号，控制左、右驱动电机，改变双履带行走装置转向半径。

2.根据权利要求1所述的一种双履带行走装置自适应转向系统，其特征在于：

所述的模糊神经网络控制模块（42）包括输入层（I）、模糊化层（II）、规则层（III）和解模糊输出层（IV），输入信号为双履带行走装置转向半径差e、半径差变化率ec，输出信号为左右履带速度差Δv。

3.根据权利要求2所述的一种双履带行走装置自适应转向系统，其特征在于：

所述的模糊神经网络控制模块（42）的具体结构为：

输入层为第Ⅰ层：2个节点，代表输入为双履带行走装置转向半径差e、半径差变化率ec；

模糊化层为第Ⅱ层：16个节点，代表16个隶属度函数，完成隶属度函数值的求取；其中，半径差采用9个模糊集合描述，半径差变化率采用7个模糊集合表示，各个模糊集合隶属函数都采用高斯函数；

规则层为第Ⅲ层：63个节点，代表63条模糊规则，完成模糊规则的前件计算；模糊推理采用代数积-加法方法；

解模糊输出层为第Ⅳ层：1个节点，代表输出为左右履带速度差Δv；解模糊采用加权平均法。

4.根据权利要求2或3所述的一种双履带行走装置自适应转向系统的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）设定理论转向半径R_L；由GPS接收器（1）接收位置信息、行驶轨迹，并由工控机（4）的信号处理模块（41）计算得到实际转向半径R_S、半径差e、半径差变化率ec；

（2）将半径差e和半径差变化率ec输入模糊神经网络控制模块（42），通过运算得到左右履带速度差Δv；

（3）工控机（4）的信号处理模块（41）根据左右履带速度差Δv以及左、右履带的行驶速度v₁、v₂，计算实际左、右履带所需速度v₁^*、v₂^*；

（4）信号处理模块（41）根据左、右履带所需速度v₁^*、v₂^*控制左、右变频器，进而控制左、右驱动电机，改变左、右履带速度；

（5）完成转向。