激光导引AGV模糊控制技术研究

以工业实用型激光导引AGV为研究对象,根据其实际行走时的特点,分析了激光导引AGV路径误差形成的原因,对AGV的模糊控制技术做了进一步研究。根据AGV行走速度调整模糊比例因子,并将具有预测效果的微分思想融入到常规模糊控制中,设计了一种新的模糊预测控制算法。经过大量实验证明,该控制算法与常规模糊控制算法相比,可以显著提高AGV高速行走时路径跟踪的快速性和平稳性。     

AGV轨迹规划及其纠偏控制机理研究

针对重型AGV定位精度差及其纠偏能力弱的问题,阐述了AGV偏差形成原因及其纠偏控制方法,对AGV纠偏运动控制模型、纠偏控制系统进行了研究。建立了AGV轨迹规划数学运动模型以及直流电机PWM纠偏调速控制模型,采用Matlab软件进行了仿真,获得了AGV运动曲线与PID纠偏控制曲线特性规律;给出了现场实验测试方法,进行了实验样机现场运行与测试,获得了AGV实际运行与理想轨迹的偏差数据。研究结果表明:采用直流电机PWM调速与PID纠偏控制算法后,系统能够稳定快速校正AGV的轨迹偏差,响应时间约为3 s,实验测量数据误差小于±10 mm。     

重载复合机器人自导引纠偏PID算法与实验研究

针对重载棉桶搬运专用复合机器人纠偏控制过程存在的问题,对复合机器人本体机构、纠偏控制系统组成、纠偏控制关键电子检测元件、PID控制算法进行了阐述,对棉桶搬运专用AGV的电子纠偏原理、电子纠偏PLC实现方法、纠偏控制模型进行了研究,探讨了采用PID算法理论实现自导引车实时纠偏的控制方法;建立了AGV运动纠偏数学模型,运用Matlab软件进行仿真,获得PID纠偏算法响应曲线规律;设计了现场实际测试原理与方法,并进行实验样机的现场实地运行与测试,获得AGV运行实际轨迹与磁条中心线轨迹的偏差数据。研究结果表明:PID纠偏算法能够稳定快速地校正AGV的轨迹偏差,纠偏过程无超调、无振荡,纠偏精度≦±10 mm,达到国标设计规范要求,复合机器人整体运行平稳可靠。     

基于最优偏差路径的自动导引车纠偏方法

针对使用二维码作为定位模块的视觉自动导引车(AGV)的轨迹跟踪问题,提出了一种基于最优偏差路径的模糊PID纠偏算法。首先建立AGV的运动学方程,将横向偏差和航向偏差作为控制系统的输入变量;其次引入Hamilton最优控制函数,得到基于最优偏差转化策略的AGV最优偏差路径和最优控制方程;最后以AGV与最优偏差路径之间的位姿偏差更新模糊PID控制器的参数,实时调节驱动轮的差速,使AGV按最优偏差路径行驶,实现AGV纠偏的最优控制。实验结果表明,该方法可以平稳、快速地消除横向和航向偏差,本文控制方法在极端偏差状态下的4种隶属度区间的横向偏差纠偏结果分别为2.38、2.54、3.29和4.43 mm,均不超过5 mm,纠偏距离小于1.2 m,跟踪精度为3.2 mm,既提高无轨导引AGV的导航精度,也能较好地满足系统运行的稳定性和伺服驱动能力。     

基于ROS的多AGV在交叉路口下协同控制策略

针对多自动搬运车(Automated Guided Vehicle,AGV)在物料运输车间内交叉路口下的协同控制问题,设计了一种在机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)下的基于队列控制的多AGV协同控制算法。首先,利用Cartographer算法构建AGV工作区间的二维环境地图,规划出AGV可行驶的全部路径,并分析了交叉路口出现的冲突模型。其次,设计了交叉路口队列的数据结构,在地图和路径的基础上根据AGV行走速度划分出交叉路口的队列控制区。最后,融合ROS导航功能包编写多AGV协同控制算法,并结合数据库终端数据转存表设计了多种测试用例,对该算法进行了验证,实验结果表明:该算法能够有效地解决多AGV在各种冲突模型下的协同控制问题,降低了程序模块之间的耦合度,提高了程序的适用性。     

磁导引与UKF滤波定位的轮式AGV路径跟踪研究

为实现农用机器人自主导航行走系统在满足较高环境适应性和运动灵活性条件下,能够平稳导航自动路径跟踪.根据农业机器人采摘作业环境要求,构建四轮转向AGV位姿估计的运动学模型,开展了基于模糊控制器的磁导航路径跟踪控制和多传感器信息融合的AGV位姿定位方法研究.试验结果表明:采用模糊控制器能够即时调整AGV车体速度与导向角,UKF滤波器进行数据信息融合的方法能够有效提高AGV位姿定位精度,实现48mm以内的位姿误差和小于4°的航向误差,可为农用轮式AGV应用提供参考.     

基于模糊PID的浮选机液位控制系统研究

以浮选液位控制系统的液位控制为研究对象,结合浮选液位控制系统的特点及其性能要求,提出了一种将模糊控制、自适应控制结合起来的自适应模糊PID控制算法,在该算法中计算机根据控制系统的实际响应误差及其变化情况,基于设计的模糊规则,进行模糊推理等工作实现了PID算法的参数在线整定工作。在MATLAB环境下对浮选液位控制系统的液位控制进行了动态仿真;仿真结果表明,该模糊PID控制器算法的控制性能远优于传统PID控制器,能够满足浮选过程对其液位的要求。     

协同搬运系统中的麦克纳姆轮AGV运动控制研究

基于麦克纳姆轮AGV组成的搬运系统在路径跟踪过程中,由于距离偏差和角度偏差会导致搬运系统不稳定以及定位不准确.针对此问题,通过建立单台AGV在路径跟踪过程中的运动学模型,分析影响偏差的主要参数,提出了模糊PID控制方法.通过采集视觉传感器实时反馈的角度偏差和距离偏差,在线调整PID控制参数来实现对AGV的运动补偿控制.由仿真实验可知,与传统PID控制相比,该控制方法在路径跟踪过程中有较高的稳定性和实时性.     

基于模糊神经网络控制的AGV避障路径规划仿真

自动导引车(AGV)作为一种现代化物流设备,在许多领域得到了越来越广泛的应用。AGV在行进过程中的主要任务是避障及路径规划。针对AGV的避障路径规划问题,定义了AGV的行驶环境,提出了AGV避障路径规划的模糊神经网络控制方法,设计了模糊神经网络控制器,并用Matlab进行了仿真。仿真结果表明该模糊神经网络控制器满足控制要求,该研究为进一步精确控制AGV奠定了基础。     

双磁导引轮式AGV路径跟踪算法的研究

针对单磁导引轮式AGV转向过程中存在的横向滑移和磨损问题,以及路径跟踪过程中纠偏方向的左右不确定性,设计了一种能实现纯滚动转向从而减小轮胎磨损的行走装置,并在轮式AGV平台上搭建了前后双磁导引传感器系统。首先采用电动推杆实时改变横拉杆长度,使机器人运动结构符合艾克曼模型从而实现纯滚动运动,然后以双PID算法为导引,根据反馈的当前位置和角度偏差作为PID控制器的输入,前轮期望转角和车体期望速度作为输出,采用MATLAB进行不同路径跟踪仿真实验。仿真结果表明,AGV在弯道上能在2s内以1.5m/s的速度快速准确跟踪到预定路径,纠偏角度保持在(-10~+10)°,验证了双磁导引系统设计的合理性和路径跟踪算法设计的有效性。     

重载AGV液压转向模糊PID控制

重载AGV在满载工况转向时,转向阻力明显增大,给转向控制系统敏捷、精确控制造成困难。为此,提出一种基于模糊PID的控制方法,以实时、动态的修正转向系统控制参数。根据AGV转向系统结构建立了控制模型,搭建了模糊PID控制器,制定了隶属度函数及模糊规则,并根据转角偏差及偏差变化率更新控制器的参数,使液压调整量根据需要进行动态修正,保证车轮在高转向阻力时快速、准确的偏转。仿真及试验结果表明,模糊自适应PID算法可有效降低系统超调量、振荡幅度,加快系统响应速度,提高了重载AGV液压转向系统的控制精度和反应速度。     

基于模糊PID算法的车载液压调平动态特性联合仿真研究

基于车载平台液压调平系统,为了减少支腿的跟踪误差及其同步误差,降低支腿之间的运动耦合,采用模糊PID控制算法实现调平过程中动态特性控制。利用AMESim和MATLAB/Simulink分别建立调平液压回路和模糊PID控制器的仿真模型并进行联合仿真研究。结果表明,加入模糊PID算法比常规PID算法能够有效的减少支腿的跟踪误差和定位误差以及支腿之间同步误差,有效提高调平精度。     

基于视觉和PID算法的重载AGV控制系统设计

为了改善现有AGV的不足并能搬运大型货物,设计出一种以PLC为主控的重载AGV。系统采用减速电机增大力矩,提升负载能力,双向循迹的结构解决了难以调转车头的问题。利用视觉传感器对色带进行图像处理,将传感器与色带中心线的偏差值反馈给PLC,运用PID算法调整直流电机的转速以实时纠偏;该传感器也能读取站点的数据矩阵码带信息,实现AGV的导航与定位。测试结果表明:该AGV可沿色带路径循迹运行,识别到目标站点的码带后读码停车,偏差始终保持在±13 mm的范围内,证明了算法的有效性。     

基于PSO的模糊PID车载平台调平控制系统研究

为解决车载平台调平控制系统响应速度慢、自适应能力差的问题,对一款液压马达带动滚珠丝杠的调平支腿,建立其数学模型,提出了基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的模糊比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制方案.通过结合PSO算法...     

Fuzzy logic versus a PID controller for position control of a muscle-like actuated arm

This study compares three different control algorithms for a muscle-like actuated arm developed to replicate motion in two degrees-of-freedom (df): elbow flexion/extension (f/e) and forearm pronation/supination (p/s). Electromyogram (EMG) is employed to help determine the control signal used to actuate the muscle cylinders. Three different types of control strategies were attempted. The first algorithm used fuzzy logic with EMG signals and position error as control inputs (Fuzzy Controller). The second algorithm incorporated moment arm information into the existing fuzzy logic controller (Fuzzy-MA Controller). The third algorithm was a conventional Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, which operated solely on position and integration error (PID Controller). Overall, moment arm scaling aided the fuzzy logic control algorithm by improving movement accuracy as determined by relative error and correlation. The PID controller resulted in the most accurate movement tracking after fine tuning the control gains. This study implies that moment arm scaling is an effective tool for improving motion tracking accuracy of the fuzzy controller in the mechanical arm. The study also implies that PID controller can be used as a substitute for the fuzzy based controller once the desired motion is prescribed.     

基于干扰观测器和改进模糊PID的农用车辆路径跟踪控制策略

为减少外界干扰对农用车辆路径跟踪精度的影响,提高路径跟踪系统的鲁棒性,提出了一种基于干扰观测器和改进模糊PID算法的农用车辆路径跟踪控制策略.在建立农用车辆四轮转向运动学模型的基础上,建立路径跟踪数学模型,通过对模糊PID算法的比例、积分部分进行改进和加入基于干扰主动控制的干扰观测器提高控制策略的抗干扰能力;在MATL...     

高速开关阀控气动位置伺服系统的模糊自适应PID控制

为实现高速开关阀控气动位置伺服系统的精确控制,以4个高速开关阀控制气缸的结构作为研究对象,提出一种模糊自适应PID算法以提高其控制精度.介绍了系统的结构与工作原理,并在此基础上建立系统数学模型.针对常规PID控制器难以适应多工况位置跟踪的问题,利用模糊控制原理对PID控制器的参数进行在线调整,以满足系统控制过程中对于参...     

基于DSP的三肢体机器人关节控制器设计

基于TI公司的TMS320LF2407设计了一种直流伺服电机运动控制器,以实现三肢体仿生步行机器人11个运动关节的伺服控制.首先采用遗传算法对电机的PID参数进行优化,并对关节运动转角轨迹进行离散化,电机运动控制采取分段PID的策略,以减小关节转角误差.实验结果表明,设计出的控制器工作性能稳定,能够满足机器人运动控制的要求.     

力控法兰的模糊PID恒力控制方法

针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求,提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识,设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器,通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比,并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后,搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台,对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明,纯模糊控制可提高系统响应性能,但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后,仿真与实验证明,阶跃响应的稳态误差消除,正弦跟随效果明显改善,恒力控制输出力在期望力F=10N时波动误差为±0.8N。因此,通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制,具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。