智能車模動(dòng)態(tài)尋跡控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)物料搬運(yùn)系統(tǒng)(AutomatedGuidedVehicleSystem，AGVS)已經(jīng)在物料產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。自動(dòng)物料搬運(yùn)系統(tǒng)研究和應(yīng)用的主要目的是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。自動(dòng)控制技術(shù)、智能導(dǎo)航技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在自動(dòng)物料搬運(yùn)車(AutomatedGuidedVehicle，AGV)上的應(yīng)用，全面推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。研究自動(dòng)物料搬運(yùn)車的目的在

2、于：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要和目標(biāo)，及時(shí)科學(xué)地規(guī)劃各種零部件的生產(chǎn)和產(chǎn)品設(shè)備的搬運(yùn)任務(wù)，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備的利用率。
　　 根據(jù)自動(dòng)物料搬運(yùn)車的主要目的和任務(wù)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于MC9S12XS128微控制器和光電傳感器的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)，利用模糊算法能夠自動(dòng)尋黑線行駛、自動(dòng)轉(zhuǎn)向，并盡可能快速、穩(wěn)定運(yùn)行的智能車模。主要內(nèi)容如下：引言、智能車系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、基于模糊控制的舵機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于模糊控制的電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能車

3、的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、總結(jié)與展望。
　　 AGV是物料搬運(yùn)設(shè)備的一種，在當(dāng)前生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用越來越廣泛，在某些場(chǎng)合正在發(fā)揮著日益重要的作用。自動(dòng)物料搬運(yùn)技術(shù)是一個(gè)綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。主要內(nèi)容有與智能車相關(guān)的自動(dòng)物料搬運(yùn)設(shè)備的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，物料搬運(yùn)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，國內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展和國內(nèi)外智能車的發(fā)展，目前的問題和解決方案。
　　 在智

4、能車總體設(shè)計(jì)中，對(duì)智能車進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整，確定了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方案。首先對(duì)車模的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如前、后輪距、軸距、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、差速機(jī)構(gòu)的調(diào)整。其次，是智能車的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，即整個(gè)系統(tǒng)的電源模塊、路徑識(shí)別模塊、測(cè)速模塊和驅(qū)動(dòng)模塊的硬件及其安裝方式。最后，是路徑數(shù)據(jù)采集方式、舵機(jī)和電機(jī)的控制方法。
　　 為了提高智能車跟蹤和運(yùn)動(dòng)性能，在分析智能車系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，從控制策略、控制算法等方面出發(fā)，基于FUZZY控制器研

5、究了智能車舵機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即基于模糊控制的舵機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，建立模糊變量的隸屬函數(shù)和控制規(guī)則表，然后通過模糊推理和清晰化，得到輸出控制作用的論域值，最后將設(shè)計(jì)的算法應(yīng)用到基于MC9S12XS128單片機(jī)的智能車硬件系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該智能車控制算法能夠模仿人工駕駛行為控制智能車準(zhǔn)確快速地跟蹤路徑運(yùn)行。
　　 本文對(duì)智能車偏轉(zhuǎn)角度和運(yùn)行速度進(jìn)行了模糊控制設(shè)計(jì)，使小車能快速穩(wěn)定自動(dòng)循跡。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)的路徑識(shí)別能力和抗干擾能力

6、強(qiáng)，響應(yīng)速度快、超調(diào)量小，具有較好的動(dòng)態(tài)性能和良好的魯棒性。
　　 整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)，軟件設(shè)計(jì)原則對(duì)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了描述，主要包括MC9S12XS128系列單片機(jī)的性能簡介、I/O分配、程序流程圖、初始化設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)等。其中，初始化設(shè)計(jì)分別是時(shí)鐘模塊、PWM模塊、外部中斷模塊、ECT模塊、A/D模塊。功能模塊主要分為4個(gè)模塊，分別是位置采樣模塊，速度采集模塊，舵機(jī)控制模塊，速度控制模塊。
　　

7、其他輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如安全系統(tǒng)、停車定位控制系統(tǒng)、多臺(tái)AGV無線調(diào)度系統(tǒng)。安全系統(tǒng)可以保護(hù)AGV、人員和運(yùn)行環(huán)境設(shè)施的安全；停車定位控制系統(tǒng)，采用光電傳感器采集路況信息，并在控制模塊中進(jìn)行一些算法處理，以實(shí)現(xiàn)停車定位；多臺(tái)AGV無線調(diào)度系統(tǒng)，采用RFID快速準(zhǔn)確地采集AGV的位置和狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息，并由中央控制室監(jiān)控系統(tǒng)中各個(gè)AGV的工作狀態(tài)，協(xié)調(diào)各個(gè)AGV的工作。
　　 最后，對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)和展望。對(duì)智能車模的機(jī)械調(diào)整和硬

8、件設(shè)計(jì)、相關(guān)算法和軟件設(shè)計(jì)做了比較深入的研究，取得了一定的進(jìn)展，但是同時(shí)有些研究工作還值得進(jìn)一步拓展，具體考慮了以下幾方面：
　　 (1)智能車模控制算法的進(jìn)一步研究，完善控制策略，使得在高速、彎道的情況下能更加穩(wěn)定、有效地實(shí)現(xiàn)精確尋跡。
　　 (2)在更多復(fù)雜的情況下開展實(shí)驗(yàn)，比如在不同的光線和路況下，紅外傳感器識(shí)別黑線的問題。
　　 (3)采用RFID無線射頻技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，研究多智能車模的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，