激光导航AGV车载控制系统设计与路径跟踪算法研究

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所属分类:AGV设计资料
摘要

激光导航AGV是一种采用激光扫描器作为定位导航模块的自动导引车,是物流运输系统中的重要装备之一。就导航方式而言,激光导航AGV相对于其他导引方式定位精度更加准确。无轨道的特点又使AGV行驶路径更加的灵活,相对于其他类型AGV产品自动化更高,因此在工业应用中实用价值很高,并成为未来AGV发展的一个重要的方向。本文以某曲轴制造工厂物流自动化项目为工程背景,从工程应用实际出发,选择了比较常用的单舵轮托盘搬运车结构作为AGV车体,在此基础上设计激光导航AGV车载控制系统方案,重点是对车载控制系统以及路径跟踪算法进行设计与研究,主要内容包括:首先,完成了AGV车载控制系统方案设计。简要介绍了数字化工厂中自动化仓储系统的架构,各个部分的功能与联系,并将研究方向定位在AGV底层控制系统上。分析设计指标,对舵轮驱动单元进行计算与选型,并建立了AGV车载控制系统架构;研究AGV的工作模式与工作流程,并对系统外围设备进行分析。其次,完成AGV车载系统的硬件设计。通过深入研究分析AGV控制系统的原理,将车载系统划分成8个模块,包括主控器模块、定位导航模块、运动控制模块、移载模块、无线通讯模块等。按照各个模块的功能,并对其进行了详细分析与设计,开发了基于嵌入式控制器的车载控制系统硬件。第三,对AGV的路径跟踪算法进行研究分析。通过对自动驾驶车辆算法原理的研究分析,结合AGV小车自身非完整约束模型、运动规律的特点,建立AGV运动学模型,设计了改进的纯跟踪控制算法。通过Matlab分析工具,在理论上进行了算法的可行性验证。第四,通过现场的实车实验验证系统和路径跟踪算法的有效性。测试数据结果表明了,在系统存在较大的横向偏差时控制算法的有效性,系统运行平稳,基本能够实现路径跟踪。

目 录

摘 要

激光导航AGV车载控制系统设计与路径跟踪算法研究

表 2.1 激光 AGV 叉车的设计指标


Abstract

1 绪论

1.1 研究背景
1.2 国内外 AGV 的发展
1.2.1 国外 AGV 的发展
1.2.2 国内 AGV 的发展
1.3 国内外 AGV 技术研究现状
1.4 本文研究内容

2 AGV 系统总体架构

2.1 自动化仓储架构
2.1.1 顶层 ERP 信息管理系统
2.1.2 中间层调度系统
2.1.3 底层 AGV 车载控制系统
2.2 AGV 设计指标
2.3 电机参数计算与舵机驱动单元选型
2.4 AGV 车载控制系统构成
2.5 系统外围设备
2.6 AGV 的工作模式
2.7 本章小结

3 AGV 车载系统硬件设计

3.1 主控器模块
3.1.1 主控制器硬件选型与配置
3.1.2 软件设计
3.2 导航定位模块
3.2.1 导航定位模块的硬件选型
3.2.2 软件设计
3.3 运动控制模块
3.4 移载模块
3.5 无线通讯模块
3.6 安全保护模块
3.7 人机交互界面设计
3.8 电池模块
3.9 AGV叉车总体示意图
3.10 本章小结

4 激光AGV运动分析与控制算法研究

4.1 路径跟踪
4.2 路径跟踪控制方案的设计
4.3 AGV 路径跟踪运动分析
4.3.1 AGV 运动学分析
4.3.2 路径跟踪控制律设计
4.4 预瞄点求解方法与转角分析
4.4.1 圆弧求解方式
4.4.2 直线段求解方式
4.4.3 夹角 δ 计算
4.5 算法仿真
4.6 本章小结

5 实验

5.1 实验场地设计
5.2 创建坐标信息
5.3 AGV 路径跟踪实验分析
5.4 本章小结
6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致 谢

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