基于模糊PID控制的差动AGV稳定性控制研究

0 前言

随着物流与仓储行业的快速发展，企业与工厂运输货物效率亟待提高，传统生产运输方式逐步被淘汰，自动引导车(Automated Guided Vehicle， AGV）的应用与开发得到了越来越多的关注，并应用于各个领域［1-3］。

AGV在智能制造业中占有极其重要的地位，是现代智能仓储和物流系统的关键组成部分。 AGV作为一种物流运输的移动机器人，正广泛应用于物流仓储、烟草行业等领域中，它能够根据规定路线自动行驶，将货物搬运到指定位置。 AGV小车具有自动化程度高、柔性化程度高以及可靠性强等优点，能够提高工厂的自动化水平，提高生产效率，降低生产成本，已经成为现代物流仓储、自动化生产线不可缺少的重要设备。依据机器人获取环境信息的方式又可以将导航方式分为：GPS导航［4］、激光导航［5］、惯性导航［6-8］、视觉导航［9-12］等。 AGV运动控制算法主要可划分为：适用于线性或简单非线性系统的模糊PID控制［13-14］，适用于精确系统模型的线性系统的LQR控制［15-16］和适用于线性或简单非线性系统及最优解滚动优化的MPC控制［17-18］。

面向实际仓储和物流复杂环境下的行驶应用需求，设计了一辆AGV小车，用西门子PLC控制机械手实现搬运功能，小车能够实现跟随、避障，满足多种不同型号产品配送需求。设计采用视觉导航方式，将CCD摄像机安装在车身前部以实时获取环境信息，并通过地标（黑色胶带和二维码）发送到工控机，工控机处理信息并控制PLC操作。

所研发的AGV可以实现车间物流作业，但由于实际运行转向时会出现转向不稳定的问题，因此对该AGV定点自转进行研究，确定影响参数并进行优化，选择模糊PID控制，实现AGV稳定转向控制。

1 AGV底盘运动学

所研究的两驱动轮差动传动AGV的前侧为机械手装置，机身内存放电池组、工控机、西门子S7-1200PLC和中大24V直流无刷电机驱动器BD15L等模块，底盘模型如图１所示，底盘运动学模型如图２所示，由于六轮结构比三轮或四轮结构具有更大的承载能力和更好的稳定性，因此采用双轮的六轮机构。后轮和前轮是两个万向轮，中间是两个驱动车轮，驱动轮由直流无刷电机驱动，转向由两电机的差动控制。