AGV(Automated Guided Vehicle)是自动化物流运输系统、柔性生产组织系统的关键设备。目前,柔性生产的重要性已经逐渐得到国内很多企业的重视,计划购进有关的自动车和自动物流运输线, AGV作为该种生产组织形式的关键设备也受到人们的关注。
对AGV来说,对导航路径跟踪的准确性、平稳性和纠偏的快速性是重要指标,导航控制器的性能是保证这一指标的关键。本文针对单一控制器在应用中的不足,提出了采用多控制器融合的导航路径跟踪控制方法。根据AGV的实际特点,设计了最优控制器和模糊控制器相融合的控制器。论文研究得到了吉林大学科技园项目“新型视觉导航自动车辆AGV”和新星创业计划项目“视觉导航自动车辆
”两个项目的支持。
论文研究的内容主要包括以下几个方面:
1. 为了了解AGV驱动系统的动态特性数,采用伪随机序列作为输入信号利用最小二乘法对系统进行辩识,得到驱动系统的传递函数。
2. 以车辆速度偏差、侧向偏差
和方位偏差
作为系统状态变量,控制信号
作为系统输入,设计了AGV自主导航最优控制器。
3. 把车辆方位偏差和侧向偏差加权平均得到一个综合偏差E。将这个偏差作为一个输入,将这个偏差的变化率EC作为另一个输入,控制信号作为输出设计双输入单输出自主导航模糊控制器。
4. 选择适当的切换点,对两种控制器进行融合。
5. 通过仿真及试验,验证了两种导航控制器设计的有效性以及两种控制器融合的必要性。
关键词: AGV 系统辩识 最优控制器 模糊控制器
阈值切换法 控制器融合
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JLUIV-IV型视觉引导AGV主要由车体、电源系统、CCD摄像系统、照明系统、工控微机测控系统、行走转向驱动系统、避障系统、通讯系统等组成。其具体结构及组成如图2-1所示。
行走转向驱动系统由直流电机、减速器、光电编码器、电机控制器、驱动轮和四个支撑脚轮组成。左右驱动总成结构相同且由规格型号相同的部件组成。
仿真是以Matlab为平台进行的,其基本思路是以所建立的数学模型来模拟实际被控过程,则最优控制器与该数学模型构成闭环反馈控制的模拟系统,在动态仿真工具Simulink中建立相应的仿真模型进行仿真分析。****
3.4.1.1 控制器对初始状态响应仿真
设闭环系统处于某一偏离平衡的初始状态,考察其动态响应能力。在Simulink中建立式7-14所描述的最优反馈闭环控制系统的仿真模型,
在直线导航控制中,速度偏差和方位偏差能导致车辆掉线,需要快速纠正。由图3-14可以看出控制器对速度偏差与方位偏差很敏感,纠偏迅速,这一点符合自动导航要求。由图3-15可以看出导航控制器对侧向偏差敏感度较差,纠偏较慢。由于在直线导航中,侧向偏差并不能导致车辆掉线,所以对侧向偏差的纠正可以稍慢些,这有利于车辆的平稳导航。