基于模塊化的AGV車載控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著德國“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”時代的到來，智能制造成為當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展的主旋律。自動導(dǎo)引小車（AGV）作為一種先進(jìn)的智能化物流設(shè)備，與智能制造理念相契合，迎來新的發(fā)展契機(jī)，它的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，需求量也在大幅上升。
　　當(dāng)前的AGV車載控制系統(tǒng)更多的是面向某一特定應(yīng)用領(lǐng)域或某種類型的AGV,它的通用性和可擴(kuò)展性差，當(dāng)客戶需求發(fā)生變化時，往往需要進(jìn)行重新設(shè)計，這樣會消耗大量的開發(fā)時間和開發(fā)成本。為了適應(yīng)動態(tài)的、多樣的、

2、日益增長的市場需求，需要在短時間內(nèi)迅速開發(fā)出AGV產(chǎn)品，其關(guān)鍵在于快速研發(fā)出滿足不同客戶需求的AGV車載控制系統(tǒng)。模塊化設(shè)計是一種以標(biāo)準(zhǔn)化為原則，劃分模塊并設(shè)計通用模塊，通過模塊組合獲得不同產(chǎn)品從而縮短開發(fā)周期的設(shè)計方法。因此，AGV車載控制系統(tǒng)的模塊化是實現(xiàn)AGV車載控制系統(tǒng)快速開發(fā)、降低生產(chǎn)成本最為有效的辦法。本文針對AGV車載控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，對AGV車載控制系統(tǒng)模塊劃分準(zhǔn)則、模塊劃分方法、模塊接口形式等進(jìn)行了研究，設(shè)計一種模塊化的

3、AGV車載控制系統(tǒng)，以滿足不同客戶需求，具有功能擴(kuò)展方便、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，按需選取不同的模塊進(jìn)行組合，實現(xiàn)產(chǎn)品快速開發(fā)，其主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）從模塊化技術(shù)出發(fā)，對AGV車載控制系統(tǒng)模塊化設(shè)計中的模塊劃分原則、方法進(jìn)行了研究。通過分析AGV車載控制系統(tǒng)特征，確定模塊劃分準(zhǔn)則并將其量化，包括功能準(zhǔn)則、控制技術(shù)準(zhǔn)則和需求特性準(zhǔn)則，引入層次分析法分配各準(zhǔn)則權(quán)重，建立模塊劃分矩陣，采用模糊聚類分析算法劃分模塊，利用模塊耦合度評價模

4、塊劃分結(jié)果，獲得AGV車載控制系統(tǒng)模塊劃分的基本方法。
　?。?）依據(jù)AGV車載控制系統(tǒng)模塊劃分的基本方法，對模塊劃分的過程進(jìn)行了研究。通過分析控制系統(tǒng)需求，確定AGV車載控制系統(tǒng)功能并建立功能結(jié)構(gòu)圖，按照功能-行為-控制技術(shù)-結(jié)構(gòu)模型分解控制系統(tǒng)。根據(jù)模塊劃分準(zhǔn)則建立元器件的關(guān)系矩陣，將其轉(zhuǎn)化為模糊等價矩陣進(jìn)行聚類分析，選取合適的截斷閾值獲得模塊劃分結(jié)果；參考IDEF0建模方法描述模塊化控制系統(tǒng)內(nèi)部各組成模塊之間的關(guān)系，以滿足客

5、戶需求為目標(biāo)確定不同的模塊組合方案；比較多種通信方式的性能及特征，確定模塊通信接口，從而獲得模塊化系統(tǒng)總體組成結(jié)構(gòu)。
　?。?）對模塊化的AGV車載控制系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計，為模塊化設(shè)計提供范例。根據(jù)功能需求，將AGV車載控制系統(tǒng)劃分為頂層控制模塊、導(dǎo)航定位模塊、底層驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊和電池管理模塊，除頂層控制模塊以外，其余模塊均掛接在CAN總線上，各模塊均采用ARM處理器，對各模塊組成結(jié)構(gòu)的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，設(shè)計時預(yù)留豐富的