AGV直流电机控制系统及运动轨迹算法设计

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所属分类:AGV设计资料
摘要

本文提出了并联PID和耦合PID两种控制策略,分别应用于不同工况下的AGV直流电机控制系统。利用MATLAB工具和实验平台对AGV的控制策略和算法进行了仿真,仿真结果表明,两种控制算法均能良好的实现预定功能,其中由于较小的累积误差,耦合控制策略性能较优。

自动导引车(AGV)由于其突出的灵活性和智能,其应用领域不断得到扩展。配合蓝牙/WiFi通讯增强的人工智能技术进一步提升了AGV的自动化程度[1],而在AGV底层中,电机控制是其中最核心的问题之一[2]。其中有多中控制算法得到了长足的研究,如遗传算法和模糊神经网络(GA-FNC)技术已经应用到位置速度双闭环PID控制算法[3],Jain[4]介绍了一种速度式PID优化技术,但上述算法也难以获得理想的控制效果。Abhinav[5]和Rigatos[6]分别研究了变负载时的自适应鲁棒控制算法,以改善直流电动机的性能。Yan[7]设计了模糊控制器和神经网络控制器,讨论了人工智能在DC电机调速中的应用。在实际应用中由于诸多因素的不确定性以及硬件平台的性能因素,上述复杂算法难以在严格控制成本的AGV平台中得到实质性的应用。因此,本文以AGV电机控制系统的稳定性为控制目标,分别设计了并联PID和耦合PID两种控制策略。基于MATLA仿真和实验平台,对算法的可行性和控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,上述两种控制策略都能达到期望的控制性能。

1 直流电机系统

本文设计的实验平台由控制器、驱动器、马达和编码器组成,如图1所示。

其中,主控器为AT Mega2560,产生双路PWM信号输出给电机驱动器进行控制,其输出端连接旋转编码器对输出结果进行测,由此构成闭环控制系统。量测精度同时受到控制器定时中断以及ECT/PIT的影响。其中电机模型由文献[8]给出。基于差速驱动的AGV运动模型由文献[9]给出。

AGV直流电机控制系统及运动轨迹算法设计

图1 实验平台功能框图


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