舵轮型自动导向车导向控制的分析与仿真

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所属分类:AGV设计资料
摘要

自动导向车(AGV)是FMS和FAS中重要的移载设备。本文结合设计实践,分析了电磁感应方式舵轮型AGV导向系统的控制特性。通过分析导向伺服系统的传递函数,讨论了系统各参数对系统性能的影响,并提出了提高系统动态性能的校正方法.数字仿真结果表明所设计的系统具有较好的动、静态性能。

1 引言

自动导向车(AGV)是五六十年代发展起来的一种自动化物料搬运设备。它的应用范围很广,既适用于车间、码头、机场、医院、商店作货物的转运,也可用在流水作业线上作为工序间可移动的装配台,尤其适用于工作人员不宜进入的场所.在现代柔性制造系统(FMS)和工厂自动化系统(FAS) 的物流系统中,AGV已成为不可缺少的移载设备。

AGV有电磁、光/磁/化学、信标、惯性和视觉等多种导向方式,其中技术最为成熟、使用最多的是电磁感应方式。这种方式的工作原理如图l所示.沿预定的AGV运行路线敷设导向电缆,并在其中通入低频正弦波电流,以在其周围产生交变的电磁场,于是AGV车体上安装的一对探头(即感应线圈 )上就可产生感应电压e1,e2。若小车运行时车体没有偏离预定路线,则探头对称地位于导向电缆上方,e1=e2;当车体偏离预定路时,e1≠e2,偏差信号e=e1-e2的大小和符号反映了小车偏离运行路线的程度和方向.信号e经处理放大后驱动导向电机,通过转向机构纠正车体的运行方向,最终使AGV沿着预定的路线行驶.

舵轮型自动导向车导向控制的分析与仿真

AGV的导向系统为一位置伺服系统,其结构框图如图2所示.系统的控制作用是使e=Ur=0.也就是使小车的运行偏差δ=0.图中“AGV”部分表示的是AGV车体的运动学模型,不同结构型式的小车其运动学模型各不相同,而相同结构型式的小车在不同运动方式下的运动学模型也不相同.本文建立了舵轮型AGV在直道和弯道上的运动学模型,在此基础 上对控制系统进行了分析,并结合实际设计参数,用数值仿真方法研究了不同工况下导向系统 的动态过渡过程。

2 系统模型及校正

舵轮型AGV在前进和后退时的运动模型各不相同,以下分别进行讨论.

2.1 AGV前进运动模型

AGV前进时车体的运动模型如图3所示。XOY为地面坐标系,a为前轮转向轴中点,b为前方探头的中心点,A为探头臂长,L为小车前后轮的跨距。小车在XOY坐标系中的状态可以用a点的坐标(xa,ya)、小车导向角a以及车体轴线与X轴的夹角β这几个参数完全确定下来。假设a点的平移速度为v, 则车体的运动微分方程为:

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