Thesis (M.Eng.)(Electronic)--University of Pretoria, 2005. / Title from opening screen (viewed March 20, 2006). Summaries in English and Afrikaans. Includes bibliographical references.

Increased safety and productivity are driving factors for the trend in the mining industry where equipment and machines increasingly get automated. An example is the load-haul-dump vehicle, which is a machine that is used for transport of ore in underground mines. The cyclic load-haul-dump process is well suited for automation and automated loaders are commercially available today. Recent advances in autonomous driving have raised questions if there are efficiency gains that can be made by improving the path following algorithms that are used in the control. The aim of this thesis is to investigate the usage of model predictive control for path following for center-articulated mining vehicles. Two path following nonlinear model predictive controllers are designed and implemented. One controller is based on an error dynamics model, formulated as a regulation problem and implemented with the open source NMPC-library GRAMPC. The second controller is based on a kinematic model, formulated as a reference tracking NMPC problem and implemented using the embedded-MPC software tool FORCESPRO. The controllers are simulated on the same hardware that is used in real load-haul-dump vehicles, in a simulation environment provided by Epiroc Rock Drills AB. The results from the simulations show that both controllers can successfully follow a path, with a similar level of path error and less aggressive control actions compared to the current path following controller. The implemented controllers perform the control computations within a range of milliseconds on the embedded hardware, which is fast enough for real-time operation of the load-haul-dump vehicle.

En brand i en gruva skiljer sig åt jämfört med en brand i en byggnad. Vid brand i en undermarksanläggning uppstår ett omedelbart hot mot de människor som vistas där. Vid en gruvbrand påverkar faktorer såsom sikt, obefintligt dagsljusinsläpp och begränsade utrymningsmöjligheter. Händelserna vid en brand kan också orsaka kostsamma driftstopp i gruvproduktionen. Det finns även en tydlig skillnad i problematik vid räddningsinsatser. Vid en gruvbrand måste räddningstjänsten exempelvis beakta långa inträngningsvägar, begränsade ventilationsmöjligheter, risken för ras och osäker brandvattenförsörjning. Under de senaste tio åren har det inträffat i snitt 70 bränder per år i svenska gruvor, varav cirka hälften varit fordonsrelaterade. Idag installeras därför släcksystem i gruvfordon i syfte att försöka minimera den typen av bränder.   För att kartlägga användandet och erfarenheterna av fordonssläcksystem samt undersöka vilka framtida behov som finns gällande gruvfordons släcksystem och regelverken inom ämnesområdet genomfördes denna förstudie i samråd med RISE.   Förstudien baseras på semi-strukturerade intervjuer med respondenter som valts ut utifrån deras kunskap inom bränder i underjordsgruvor och släcksystem. Även statistik från Gruvindustrins arbetsmiljökommitté gällande bränder i gruvfordon sammanställdes och studerades.   I intervjustudien framgår det att effektiviteten på dagens släcksystem är montörsberoende och att det finns anledning till att konkretisera regelverken och specificera hur släcksystemen bör optimeras. Studien pekar på att effektiviteten hos släcksystem bland annat påverkas av luftflöden, mekanisk påverkan och bristfällig skötsel av systemen. Flera respondenter poängterar även att mängden släckmedelsvätska som används i dagens system måste verifieras gentemot respektive gruvfordons riskprofil. Det finns också en tydlig problematik i verkställandet och noggrannheten av kontroll och underhåll av släcksystemen och respondenterna är eniga om att en förbättring är nödvändig.   Studien visar att ett av de regelverk som tillämpas för släcksystem på fordon i gruvor i Sverige, SBF 127:16, inte beaktar problematiken med bränder i undermarksanläggningar. Det framgår även att de provningarna som genomförs på släcksystem delvis är baserade på information ifrån tidigt 90-tal. Vid verkställande av framtida regelverk bör större hänsyn tas till gruvindustrins specifika behov. År 2018 finns det även en osäkerhet kring fordonssläcksystemens prestanda. Gruvindustrin önskar släcksystem med tillhörande regelverk som är optimerade efter deras behov gällande fordon och miljö.