针对义车式AGV的结构和非完整约束的特点,提出了基于模糊控制理论的磁导引AGV的运动控制方案。在对车体位移偏差和方向角偏差模糊化的基础上,根据模糊控制器推理分析结果对AGV的运动轨迹进行纠偏,使AGV始终沿着规定的磁导引路径运动。测试结果表明,该AGV控制方法的轨迹跟踪精度完全可以满足运行要求。
选取实验室改造的AGV作为轨迹跟踪的试验对象,如图7所示。
图 7 叉车式 AGV 试验装置
图中,磁传感器位于AGV驱动轮中轴线上,与地面间的距离为2cm,设置了直行、转弯、叉货、卸货等位置的引导路径,所设路径可以满足一般货场的使用要求。根据实际工程需要,预铺设磁导引线,货叉轨迹路径规划如图8所示。空载的AGV从停靠点A出发,沿磁条移动到位置C,然后AGV由位置C运动到位置D处,然后直行至E出仓库,将货叉叉人货物底部取料,托起货物后回退到位置F,然后沿磁条运行至位置F',然后沿原路线返回至位置A。
图 8 货叉轨迹路径规划
4.2 轨迹跟踪试验
AGV的轨迹跟踪是指让AGV沿着预铺设好的磁条移动。其主要通过实时地调节速度矢量,使AGV保持在磁条上方移动。根据磁传感器感应到的磁信号,可得到位移的偏移量一一左偏1~4位,右偏1~4位,根据偏移量的不同使转向电机输出不同的转向力矩和驱动力矩。AGV性能测试借鉴姚建余对移载式实验型AGV的研究方法,在磁引导线上面贴上20CM×3CM的白色标志条(如图9所示),另外将水性画笔固定在磁传感器的中心位置处,并使画笔笔芯刚好与标志条相接触,记录AGV的实际运动轨迹。
图 9 AGV 模糊控制自动导引系统测试
在进行一次叉货,送货和卸货后,对各标志条上的笔记进行测量,分别记录各标志条笔迹的横向偏移距离,经MatLab分析后得到的结果如图10所示。
图 10 AGV 监测点横向误差
由图可见,AGV在刚启动时偏差范围很小,最大偏差为2cm;在走直线路段时,偏差依旧很小;当走转弯路段时,AGV的偏差便增大,且增大到一定范围后开始减小,继而又增大。因此,叉车式AGV在走转弯路段时的行走路线是曲折的。由试验结果可见,AGV的偏差范围为±6cm,可以满足设计的偏差要求范围。
5 结语
针对叉车式AGV的运动和磁导引特点,设计了一款模糊控制器。对磁传感器检测获取的数字量偏差信号进行分析处理,按照模糊控制规则将结果输出给驱动电机;分析了实际工程中的各种路况工作轨迹,通过编写程序实现AGV的自主导航,提高AGV的纠偏能力。试验结果表明,基于模糊控制的叉车式AGV具有较好的轨迹跟踪性能。
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