自動(dòng)導(dǎo)引小車（AGV）路徑跟蹤控制策略的研究.pdf

1、自動(dòng)導(dǎo)引小車(AutomaticGuidedVehicle)是一種無人操縱的自動(dòng)化運(yùn)輸設(shè)備，能夠承載一定的重量在始發(fā)地與目的地之間自主駕駛，自動(dòng)運(yùn)行。AGV集聲、光、電、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，綜合了當(dāng)今科技領(lǐng)域先進(jìn)的理論和應(yīng)用技術(shù)，屬于移動(dòng)式機(jī)器人的一個(gè)分支。路徑跟蹤控制技術(shù)是自動(dòng)導(dǎo)引小車研究中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。因而，如何設(shè)計(jì)出一種跟蹤誤差小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、能適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境且具有較好魯棒性的控制系統(tǒng)是十分重要的。 在分析AGV的結(jié)構(gòu)特

2、點(diǎn)及其與路徑的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的基礎(chǔ)上建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并分析了AGV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特性，通過系統(tǒng)辨識(shí)得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，從而建立了被控系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。對(duì)控制系統(tǒng)的性能分析表明系統(tǒng)是臨界穩(wěn)定的，但是能控能觀，可以通過極點(diǎn)配置使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 首先利用經(jīng)典控制理論中的工程設(shè)計(jì)方法，在控制系統(tǒng)的前向通道中串聯(lián)一個(gè)PD控制器，并合理的設(shè)計(jì)了控制器的參數(shù)。通過詳細(xì)的仿真分析表明盡管這種控制器極大的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善了系統(tǒng)的

3、性能，然而對(duì)于運(yùn)行精度較高的要求不能很好的滿足。針對(duì)這種不足，選擇現(xiàn)代控制理論中的線性狀態(tài)反饋控制方法，采用了線性二次型最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)和零極點(diǎn)圖的分析，合理的確定了系統(tǒng)最優(yōu)反饋控制增益矩陣，最終完成了控制器的設(shè)計(jì)。對(duì)該控制器的仿真分析結(jié)果表明線性二次型最優(yōu)控制器在轉(zhuǎn)向角度較小時(shí)，跟蹤性能穩(wěn)定，具有良好的穩(wěn)態(tài)特性，能夠滿足AGV路徑跟蹤控制的要求；同時(shí)也存在大偏差時(shí)糾偏緩慢，不能適應(yīng)較大角度的轉(zhuǎn)向控制等缺點(diǎn)。因

4、此對(duì)模糊控制器進(jìn)行了研究，選取將距離偏差與角度偏差的線性函數(shù)構(gòu)成的綜合偏差作為控制器的一個(gè)輸入，將這個(gè)偏差的變化率作為另一個(gè)輸入，設(shè)計(jì)了雙輸入單輸出的模糊控制器。 仿真分析結(jié)果表明模糊控制器在大偏差時(shí)能夠使系統(tǒng)快速糾偏，但是由于控制策略無法覆蓋所有情況，在小偏差情況下控制效果不如常規(guī)控制器理想。 針對(duì)單一控制器在應(yīng)用中的不足，提出了采用閾值切換法的復(fù)合控制的路徑跟蹤控制方法，實(shí)現(xiàn)了模糊控制和常規(guī)控制的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并合理的確