[实用新型]工业型激光导引AGV的双闭环控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术和自动化领域，特别涉及一种作业于自动化车间的自动导航运输车的工业型激光导引AGV的控制系统。

背景技术

激光导引AGV(AGV，Automatic Guided Vehicle)是一种以激光作为导引方式的自动导航运输车，由于定位精度高，能适合多种环境的复杂路径，可快速变更行驶路径，目前得到广泛应用。控制系统是AGV的核心内容，而路径跟踪控制方法是保证AGV控制精度的关键所在。

目前大部分激光导引AGV生产厂家的控制系统都是从瑞典的NDC公司引进的，其成套控制系统价格昂贵。

已有公开的实验型AGV系统为单闭环控制系统，由于工业型AGV驱动装置中使用了减速器等传动系统，这些传动系统都存在由间隙引起的误差问题，又加上AGV是轮式移动机器人，车轮以及地面之间存在着非完整约束，故实验型AGV系统的单位置闭环控制系统在用于工业型激光导引AGV时势必存在有动态响应差等问题，产生很大的路径跟随误差。

在路径跟踪控制方法方面，目前最常用的是模糊控制方法。模糊控制具有鲁棒性和稳定性好的特点，适用于复杂的非线性系统的控制，很多学者通过对AGV进行建模仿真或通过实验型AGV对算法进行验证，结果表明该方法是路径跟踪控制方法中控制效果最好的方法之一。但是在将常规模糊控制算法应用于工业型激光导引AGV路径跟踪控制时出现了路径跟踪速度慢的现象，尤其是当AGV在高速状态下行走时，延时效应和系统响应慢表现的更为明显。这是由于工业实用型AGV系统复杂、重量大、惯性大，故与一般的实验型AGV相比，控制难度要大很多，且很难达到应有的精度。另外由于伺服电机驱动系统响应的时滞性影响了系统调节速度，使之未能快速调节到稳定状态。在速度较高时，由于AGV行走较快，延时效应会使精确跟踪预定路径变的更难。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种工业型激光导引AGV的双闭环控制系统，以期更好地实现工业型激光导引AGV的自主行走功能并提高AGV路径跟踪的快速性和稳定性。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型工业型激光导引AGV的双位置闭环控制系统是由检测模块和控制模块组成，其结构特点是：

所述检测模块是由作为电机位置传感器的编码器和作为AGV位姿传感器的激光扫描仪构成；

所述控制模块由伺服驱动器和工控机构成，设置所述控制模块是由内位置环和外位置环构成的双位置闭环控制模块；

所述内位置环为电机转角位置环，由编码器检测电机转角位置信号，将所述电机转角位置信号反馈到伺服驱动器，以伺服驱动器为电机驱动单元；

所述外位置环是以激光扫描仪读取AGV位姿信号，所述AGV位姿信号反馈到工控机，工控机输出信号至伺服驱动器信号输入端，电机转动输出通过减速器驱动AGV行走转向机构；以外位置环中反馈的AGV位姿信号计算AGV当前位置的路径跟踪误差，将所述路径跟踪误差作为控制系统的输入量。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型控制模块设置为双闭环控制系统，与已公开的实验型AGV的单位置闭环控制系统相比，具有误差调节速度快，AGV行走平稳的特点，且可应用于工业型产品。

2本实用新型控制模块中内环为半闭环的电机转角位置环，由于其电气部分与机械部分相对独立，可以采用较高的位置增益，使系统易整定，动态响应快；外环通过激光扫描仪直接获取AGV的实际位姿信号，可通过路径跟踪方法保证较高的AGV的控制精度和跟随速度；

3、本实用新型AGV路径跟踪控制方法是在AGV常规模糊控制算法基础上，利用AGV控制系统采用的计算机采样控制以及微分算法具有减小时滞性和预测功效的特点，给出一种新的模糊预测控制算法，较好地解决了系统延时问题，提高了路径跟踪的快速性。

4、本实用新型根据AGV在实际工作时的特点，对模糊控制的路径跟踪控制方法做了改进，提出根据AGV行走速度实时调整模糊比例因子k_β，速度高时比例因子小，速度低时比例因子大，能有效保证AGV行走平稳，在较短的时间内调整路径误差，提高了AGV的路径跟踪精度。

5、本实用新型为一种工业型激光导引AGV的控制系统，相对于价格昂贵的NDC控制系统来说具有经济、实用的特点，且可获得很好的控制效果；

附图说明

图1为本实用新型实施例中所应用的激光导引AGV系统示意图；

图2为本实用新型激光导引AGV双位置闭环控制系统图；