【摘 要】
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随着智能化、网联化技术的快速发展,开发碾压机的无人驾驶技术在提高碾压效率和生产力等方面显得日益重要。然而由于无人驾驶碾压机碾压过程中高频率的振动和大量的粉尘会对碾压机的整个电子电气系统造成影响,使得无人驾驶关键部位易发生故障和失控,进而导致安全问题。因此开发一种快速、准确的无人驾驶碾压机故障诊断及故障处理机制是当前迫切的工程需求。基于此目的本文主要做了如下的研究:首先开发了一种基于混合模型的无人驾
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随着智能化、网联化技术的快速发展,开发碾压机的无人驾驶技术在提高碾压效率和生产力等方面显得日益重要。然而由于无人驾驶碾压机碾压过程中高频率的振动和大量的粉尘会对碾压机的整个电子电气系统造成影响,使得无人驾驶关键部位易发生故障和失控,进而导致安全问题。因此开发一种快速、准确的无人驾驶碾压机故障诊断及故障处理机制是当前迫切的工程需求。基于此目的本文主要做了如下的研究:首先开发了一种基于混合模型的无人驾驶碾压机故障诊断方法。为了实现无人驾驶碾压机定位系统可靠的故障诊断,本文提出了一种总扰动观测器和支持向量机（SVM）分类的解决方案,建立了以航向角和车速为输入,以经度、纬度和航向角为输出的多体运动学模型。将在线估计的总扰动以及测得的位置或航向角输入到支持向量机中,以进行故障分类。实验结果表明,与仅基于支持向量机的传统解决方案相比,故障诊断的平均准确率为95%,准确度和计算时间分别提高了9%和12%。其次,针对GPS故障诊断结果设计了一种基于功能安全的故障处理机制。通过对GPS传感器进行失效模式与影响分析,得到由于GPS失效导致的无人驾驶碾压机可能发生的潜在风险。同时基于功能安全机制和专家经验法对碾压机工作现场发生过的危险事件进行ASIL安全等级划分,将安全等级分解到危险事件对应的GPS故障和失效中,进而基于GPS故障的安全等级和危险事件发生的场景设计了不同的冗余安全措施。实验结果表明,在检测到GPS故障后能够实现在1秒内完成故障处理,该功能安全机制能够无人驾驶碾压机在发生低安全等级和高安全等级的故障时,都能够进行高效准确地响应,保证碾压机的安全运行。综上,本文提出了无人驾驶碾压机GPS故障诊断与功能安全处理机制能够快速、精确的诊断出GPS传感器故障,同时设计了合理的故障处理措施,保障无人驾驶碾压机,安全高效作业。
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