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。     

全方位自动导引车的导航与控制系统研究

为了提高全方位自动导引车(AGV) 的导航精度和实时性,文中对其导航和控制系统进行了深入研究。首先,对基于麦克纳姆轮的全方位AGV 进行了运动学分析,建立了运动学模型;随后,使用卡尔曼滤波对两种不同原理的定位方式进行了融合,弥补了二者各自的不足,在保证定位频率的前提下,提高了定位精度和鲁棒性;使用PID 控制实现了全方位AGV 的路径跟踪,实现了系统的自动控制;最后,在实验中验证了算法的有效性。经过测试,全方位AGV 行驶精度可以达到10 mm,导航和控制系统具有良好的稳定性和实时性。     

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。     

面向五自由度机器人的新型控制算法研究

在传统机器人运动学分析方法的基础上,对机器人运动学方程进行了简化。根据简化后的运动学方程构造了一种新的运动学分析算法。以该算法为核心,设计了一种软件化的五自由度步进电机机器人控制器。该控制器能够依据输入的空间坐标信息按照新设计的算法计算各关节变量,根据驱动电机特性通过并口发送控制脉冲控制机器人运动。计算实例验证了所设计的算法和五自由度机器人控制器的可行性。     

轮毂电机驱动的全向运行型AGV的位姿纠偏研究与实验

由于各种因素的干扰,全向AGV在行驶过程中会偏离期望路径,针对这一问题,本文开发基于轮毂电机的全向AGV样机并对其进行位姿纠偏研究和实验.首先,根据样机四轮独立驱动、独立转向的特点,进行运动学分析,得到不同转向模式下转速与转角之间的关系.其次,将位姿偏差分解为角度偏差和位置偏差,利用模糊P ID控制?多步预测最优控制联合控制的方式消除全向AGV的路径偏差,并在轮毂电机和转向电机之间进行解耦计算.最后,对控制策略进行仿真,且在所开发的样机上进行直线与圆弧的路径跟踪实验,结果表明全向AGV可以实现稳定的路径跟踪,拥有良好的纠偏性能.     

基于Creo单驱双向式AGV承重轮设计与仿真

以双向运动方式自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)为研究对象,分析双向运动方式AGV的优势与不足。选取其中单驱动双向运动方式的AGV作为研究目标,对其承重轮进行了结构改进,创新设计了一种可以在定向轮与万向轮之间转换的复合轮。阐述了该复合轮的设计思路以及主要参数的设计思想;对该复合轮进行受力分析,剖析该复合轮的可能运行状态;利用Creo软件对该复合轮进行建模,通过软件自带的运动仿真模块,模拟复合轮真实运动情况,以检验机构设计的可行性与合理性。结果表明:在双向运动方式AGV运行过程中,设计的复合轮可以完成在万向轮与定向轮之间的转换,且转换过程无需外加电动机,对AGV的支承行走轮设计有一定的参考意义。     

一种AGV改进惯性导航系统的设计及实现

为提高惯导式自动导引车(AGV)的导航精度,设计了一种改进惯性导航系统。该系统以单片机为核心,将基于差速驱动模型求得的AGV航向角作为状态量,将由惯导单元测量的角度值作为观测量,通过Kalman滤波来优化航向角;同时基于模糊PID算法进行AGV驱动轮的转速控制来提高航向角的控制精度。针对惯导系统易产生的累积误差,设计了磁钉纠偏模块进行有效消除。实验测试结果表明,该系统能够进行偏航角的准确测量和控制,实现了惯导式AGV的精确导航;与常规惯导系统相比,其导航误差平均减少近50%,验证了改进系统的有效性和优越性。     

基于交、直流驱动系统的单舵轮自动导引小车动力学分析

根据单舵轮自动导引小车(AGV)具体形状和几何参数,应用Solid Works软件建立了整车模型,导入ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机,并根据电机参数构建交、直流两种驱动系统条件下的step驱动方程,对比AGV在两种驱动方式下的速度及加速度时间曲线,研究两种驱动方式对单舵轮AGV运动性能的影响。研究表明,在交流驱动系统条件下,单舵轮AGV能够获得更好的运动性能。     

Mecanum轮全向AGV增量线性时变模型预测控制器设计

针对工业用途中Mecanum轮驱动的全向AGV轨迹跟踪控制精度问题,设计了一种基于增量线性时变模型预测控制的轨迹跟踪控制器。先对AGV进行运动学分析并建立运动学模型,基于此,使用近似线性化和离散化处理,构建AGV的线性时变控制模型;采用仅含控制增量的优化目标函数求解,且在控制周期内考虑系统的控制量极限约束与控制增量约束,并引进松弛因子,防止控制量跳变和无最优解发生;施加求得控制增量序列的首个元素作用于控制系统;重复循环,实现控制器对Mecanum轮全向AGV的精准控制。不同工况下的仿真和实验结果表明,该控制器能够有效提高全向AGV的轨迹跟踪控制精度,同时保证了轨迹跟踪的实时性与稳定性。     

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。     

AGV运输平台系统设计

以工厂实际生产需求设计了AGV运输平台。通过模块化设计思想,以及功能需求分析,在设计过程中选择了AGV的驱动方式、定位方式、控制方式;使用编程语言编写了上位机控制软件。通过在实验室环境测试,实现了沿磁条行走、定点停车,并且在上位机中显示行走路径,较好地完成了设计任务。     

固液分离设备滤带自动纠偏系统设计

为满足固液分离设备滤带及时、精准的纠偏要求,设计一种滤带自动纠偏系统。根据设备的结构,设计自动纠偏系统的纠偏方式和整体布局。设计基于免疫粒子群优化算法求解最佳参数的PID控制器,建立自动纠偏系统的数学模型,并对纠偏系统进行仿真分析。搭建试验平台模拟设备运行环境,对搭载该系统的设备样机进行了滤带纠偏测试、验证。结果表明：该系统纠偏及时、精准,满足设备运行要求。     

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。     

基于自动控制系统的机械手与AGV的设计探讨

对机械手与AGV联合开发设计,可以提高运输车物料运输效率,实现自动装卸和运输的目的。机械手设计通过液压伸缩,实现四自由度控制,包括:上下、左右的移动和抓取控制,而触屏软件开发降低搬运误差,缩短搬运时间。AGV按照设计目的选定参数,通过磁带导引方式规划车辆线路,并进行线路纠偏设计。同时,在转弯时候,AGV设计采用左右转轮速差调节,保持运输车的平稳。因此,机械手与AGV的自动控制设计,实现传统物料搬运和运输的结合,提高物料运输效率。     

差速驱动AGV建模和轨迹跟踪控制研究

针对应用于工厂物料运输的差速驱动AGV,在实际工作中轨迹跟踪控制将会受外界干扰等因素的影响,提出了一种自适应模糊滑模轨迹跟踪控制律.首先建立了差速驱动AGV的数学模型;然后针对AGV运动学模型设计了Backstep-ping方法控制律,得到虚拟控制速度;针对其动力学模型设计了以力矩为控制输入的自适应模糊滑模控制律,使得其能够对虚拟速度进行跟踪,其中利用模糊系统的万能逼近特性,逼近滑模控制器的切换部分来避免滑模控制的抖振现象;采用Lyapunov稳定性理论分析证明了控制系统的稳定性.最后仿真试验表明了所设计的控制律能有效的跟踪参考轨迹.     

基于MC9S12XS128MAL控制的光电导引式AGV

针对目前国内自动导引运输车(AGV)体积大、价格贵的问题,在技术成熟的"飞思卡尔"智能汽车竞赛和价格低廉的电动轮椅车的基础上,设计了一款基于"飞思卡尔"MC9S12XS128MAL微处理器控制的经济型光电导引式AGV系统。在试验台上对超声波传感器进行了测试,确定了紧急情况下的避障距离;采用光电码盘测速,由液晶模块显示出AGV的实时速度;同时结合无刷直流电机驱动原理,提出了基于偏差累积算法的控制方法,实现了差动方式的无刷直流电机驱动AGV直线行驶和转弯的功能,最后通过实验验证了该控制方法的有效性。研究结果表明,此AGV系统响应迅速、运行稳定,很好地实现了AGV的自动控制。     

六自由度钻杆装卸机械手运动学研究

现有工程钻机机器人采用人工装卸方式换接钻杆,其工作效率较为低下且存在安全隐患。为提高钻机的钻杆换接效率,设计了一种六自由度钻杆装卸机械手。在此基础上,利用笛卡尔坐标系建立了机械手的运动学方程,并采用遗传算法运动学方程进行了求解。进一步通过UG软件建立了钻杆装卸机械手虚拟样机模型,并提出了同步驱动和依次驱动两种驱动方案,同时在两种方案下对钻杆装卸机械手的运动学进行了仿真分析,分析结果表明:运动学方程逆解和连杆参数设计正确;机械手同步驱动方式在运动特性方面优于依次驱动方式。研究成果为实现工程钻机人钻杆的自动装卸提供理论基础。     

激光导引车模糊控制技术研究

为了解决差速驱动车体在行进过程的跑偏问题,提出了将现有的差速驱动装置更换为舵轮驱动,同时,运动控制引入模糊控制算法。在AGV运动规律的基础上,以法向位置误差和方位角误差为输入,舵轮转角为输出,建立了双输入单输出模糊控制系统,通过实验分析和比较,确定了模糊控制器中的参数,并且利用自制小车进行了相关的运动学实验,验证控制系统以及所建立模型的正确性,为进一步研究激光导引AGV小车打下了理论和实验基础。实验结果表明,AGV控制系统运行平稳,性能良好,其最大行使速度可达40 m/min,导航精度可达±10 mm,停车精度可达±5 mm,能够连续工作24 h,满足实际生产需要。     

基于模糊控制的AGV轨迹跟踪研究

针对AGV轨迹跟踪问题,采用模糊控制原理,设计了一种模糊控制器。通过对AGV运动学模型的分析,得到了控制AGV在绝对坐标系中位姿变化的2个变量,并将这2个变量作为模糊控制器的输出变量,实现对AGV的轨迹控制。利用Matlab进行仿真,仿真结果较理想。     

电磁导向式差速型自动导向车导向控制仿真系统

针对电磁感应式差速型自动导向车 (AGV)的导向控制系统 ,提出一个相对简化的运动学参考模型 ,并以此作为AGV导向控制系统设计的基础 ,利用MATLAB/Simulink建立了控制仿真系统。通过该仿真系统可以验证诸如PID、模糊控制等AGV运行控制方式 ,检测AGV在多种干扰信号下的运行特性 ,以及测试由AGV车体结构上的变化所带来的影响。另外 ,在Simulink仿真环境中 ,可以直接通过图表方式监测任意状态变量的变化趋势 ,参数的更改相当便捷。试验证明 ,由该仿真系统模拟的参数比较接近实际监测到的数据 ,对于实际小车的控制具有一定的参考价值 ,为今后AGV控制系统的设计提供了依据。