AGV吧-agv小车:AGV自动导引小车控制系统研究

  • AGV吧-agv小车:AGV自动导引小车控制系统研究已关闭评论
  • 379 views
  • A+
所属分类:AGV设计资料
摘要

自动导航小车(AGV)控制系统是AGV的运动控制部件,对AGV的平稳运行起着重要的作用。随着新的控制算法的应用和电子技术的发展,AGV正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化发展,对运动控制系统也提出了更高的要求。AGV要实现高速、高精度的位置控制和轨迹跟踪,必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。

在本文中,按照控制系统的要求,选定以ARM微处理器作为核心进行运动控制系统的设计。论文中研究了自动导航小车控制系统的硬件实现方案,系统的软件设计采用的了基于嵌入式实时系统的设计方法,电机的速度控制采用了先进的模糊PID控制技术。 论文主要围绕如下几个方面的进行了研究工作:

1.给出了AGV车体结构,包括AGV性能指标和总体结构,着重介绍了直流电机的仿真模型和AGV运动学模型,推导出直流电机的相关参数,从理论上分析了AGV小车的运动状态和运动方式。

2.介绍芯片选型的相关原则并设计了AGV小车控制系统硬件电路,再详细的介绍嵌入式处理器选型及设计、存储器扩展,然后着重讲述了控制电路的设计方法,接口电路的设计;完成了电机驱动电路以及导引信号控制器的设计;根据AGV的功能要求设计了应用于AGV的传感器系统,包括超声传感器、电磁导引传感器的设计。在本文设计中的各个功能模块,均采用嵌入式方案进行设计与实现。对于一个嵌入式应用系统,硬件设计是实现整个系统的基础,同时它也关系到整个系统的性能。

3.说明了AGV软件系统的设计方法,引入了嵌入式操作系统的概念。着重介绍了?Clinux的移植方法和移植过程并引导装载程序Bootloader。使用?Clinux操作系统能最好的满足AGV控制系统的要求,比如:系统足够小,以满足嵌入式系统的硬件要求;实时性好,即系统有能预见性的反应速度;能够实现多任务处理能力。

4.传统AGV运动控制常采用PID控制器,将AGV的位置、速度、航向角误差及误差变化率作为控制器的输入,机器人的位置、速度和方向角作为控制输出。在实际系统中,位置、速度、方向角的期望值变化,实际道路情况的改变,转动惯量、重心位置的偏差或变化,两车轮及驱动的不一致性等,使得PID控制参数的全局整定极为困难。近年来,模糊控制已经成功的运用于移动机器人和自主车辆。由于AGV运行环境的复杂性和不确定性,很难对其建立精确的模型,而模糊控制的优点就是不需要建立被控对象的精确的数学模型。因此,模糊控制很适合于AGV的控制。针对此问题,本文设计了相应的模糊PID控制器,可降低PID参数整定的难度,总体上提高系统的控制精度和鲁棒性。因此提出模糊PID控制器的设计方案;应用MATLAB的SIMULINK模块实现的普通数字PID控制器与模糊PID控制器的比较;最后使用基于?Clinux的软件设计方法,将模糊控制器程序实现并移植到ARM控制器上;并且设计了一个调节器使AGV具有准确的跟踪路径能力,从而提高了行使精度。

5.应用开发中,编写驱动程序是一个重要步骤,驱动程序设计的好坏直接影响系统运行的稳定性和运行效率。Clinux驱动程序编写首先需要了解Linux下设备管理及驱动模块的实现。编写了?Clinux驱动程序和AGV控制系统各模块的程序,包括串口、网卡以及Flash驱动程序。根据AGV工作方式和工作状态分别设计了AGV控制系统上位机(主控机)软件、下位机(车载机)软件以及各控制程序模块。上位机软件的主要功能是路径规划设计、应用系统接口、通过无线通讯系统向车载机发送AGV的运行任务及接收AGV车载机发送回来的AGV当前工作状态。下位机软件的主要功能是通过无线通讯系统接收主控机下达的运行任务完成AGV运动方向和运动速度的控制,并且通过无线通讯系统向主控机发送AGV当前的工作状态。各控制程序模块包括:PWM发生程序、A/D采样模块、模糊PID整定及PID算法程序、串行RS232通讯协议及程序和主控程序。

本课题通过硬件电路与控制电路设计及相应控制系统软件与应用程序编写,在取得了较好的实际效果的同时,为今后设计更智能化的AGV小车提供了基础平台,因此也具有较强的实际意义。

文件下载 AGV吧-agv小车:AGV自动导引小车控制系统研究
下载地址
weinxin
微信公众号
agvba是一个分享AGV知识和agv案例视频的网站。