磁带导引AGV的循迹控制系统设计

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所属分类:AGV设计资料
摘要

随着柔性制造装配、仓储物流、汽车等行业的不断发展,自动导引小车(AGV)已经成为运输货物及物料管理中的重要研究课题。AGV的主要作用是代替人工进行物料的运输、搬运、卸载等工作,连接不同工作站点的生产任务,其在智能化生产管理中具有重要的作用。本文首先介绍了 AGV的硬件平台,从AGV的导引方式、驱动方式及控制器的选择上进行了分析讨论,并确定了实验平台设计方案,即导引传感器为16位阵列排布的霍尔传感器,AGV驱动方式采用两轮差速驱动,控制器选择STM32系列控制板。然后介绍了 AGV循迹控制系统的软件平台,从底层AGV的循迹控制软件流程和上位机监控界面软件流程上进行详细的设计,并基于Keil uVision5和VS/MFC开发环境分别编写下位机控制代码和上位机监控界面代码。为了验证自抗扰控制算法在磁带导引AGV循迹控制上的有效性,本文从AGV的运动学模型、循迹误差模型、循迹控制算法设计等方面进行了详尽的分析,设计了基于全状态反馈的LQR&PID控制方法和基于扩张状态观测器的自抗扰控制方法,并在MATLAB进行了仿真实验,验证了所设计控制方法在磁带导引AGV循迹控制上的有效性,仿真结果表明,两种控制方法都具有较好的循迹效果和一定的抗干扰能力。为了进一步验证所提出的循迹控制方法,本文在所设计的磁带导引AGV平台上进行了实验研究,在确定了磁带铺设方案、定位实现方案及算法设计方案后,通过上位机界面的定位效果演示及循迹误差数据,AGV运行试验表明,PID控制和LADRC控制在磁带导引AGV平台上都具有有效性,且能实现较好的循迹效果。最后,对本课题所做工作进行了总结,同时就实验平台设计中存在的问题以及需要改进的方向进行了讨论。

目录
摘要

第1章绪论

1.1 AGV
1.2 AGV系统
1.3 AGV发展历史
1.4 AGV国内外发展现状
1.4.1 国外发展历史
1.4.2 国内发展历史
1.5课题主要工作

第2章磁带导引AGV硬件平台设计

2.1 导引方式的选择
2.1.1 导引方式分类
2.1.2 导引方式原理及优缺点介绍
2.1.3 磁导引传感器选择及导引原理介绍
2.2 驱动方式的选择
2.2.1 几种常见的驱动方式介绍
2.2.2 驱动方式的选择
2.3 控制器的选择
2.4 本章小结

第3章AGV循迹控制系统软件平台设计

3.1 AGV软件系统介绍
3.2 上位机程序设计
3.2.1 上位机界面功能介绍
3.2.2 上位机与AGV无线通信实现
3.3 下位机程序设计
3.3.1 下位机传感器信息采集程序设计
3.3.2 下位机控制程序设计
3.4集成开发环境介绍
3.4.1 底屋集成开发环境
3.4.2 上层集成开发环境
3.5本章小结

第4章磁带导引AGV的算法设计

4.1 运动学模型分析
4.2 磁带导引AGV循迹误差模型分析
4.3 循迹控算法介绍
4.3.1 增量式PID算法
4.3.2 自抗扰控制算法
4.4 仿真与结果分析
4.4.1 基于全状态反馈的LQR&PID控制
4.4.2 基于输出反馈的线性自抗扰控制(LADRC)
4.4.3 仿真结果
4.5 本章小结

第5章磁带导引AGV的定位设计

5.1 AGV定位技术概述
5.1.1 相对定位概述
5.1.2 绝对定位概述
5.2 AGV里程计模型分析
5.3 基于里程计与磁导引传感器的联合定位
5.3.1 AGV相对于磁带的位置分析
5.3.2 磁导弓丨传感器信息转换
5.3.3 联合定位方法概述
5.4 本章小结

第6章磁带导引AGV的实验设计

6.1 磁带铺设
6.1.1 AGV转弯方式
6.1.2 磁带铺设
6.2 循迹控制算法
6.2.1 循迹控制算法引入分析
6.2.2 循迹控制算法参数调节
6.3 AGV循迹实验及效果演示
6.4 本章小结

第7章总结与展望

7.1 本课题工作总结
7.2 本课题研

参考文献

致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果

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