[发明专利]一种基于自抗扰控制的磁带导引AGV循迹控制方法

说明书

一种基于自抗扰控制的磁带导引AGV循迹控制方法，首先，建立磁带导引AGV小车循迹控制系统模型。其次，实际量测小车不同姿态下磁导引传感器的偏差距离，进而用于刻画控制系统所需的输出变量，并将实际量测过程中的量测误差和刻画误差作为系统干扰的一部分。再次，针对磁带导引AGV循迹控制系统的二阶模型，设计基于扩张状态观测器的自抗扰控制器，通过扩张状态观测器对系统干扰进行估计与前馈补偿，从而消除系统干扰对系统性能的影响。本发明解决了磁带导引AGV循迹快速性和控制超调之间的矛盾，有效抑制了循迹过程中的振荡现象，提高了系统的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及自动导航车控制领域，尤其是一种基于自抗扰控制的磁带导引AGV循迹控制方法。

背景技术

自动导引小车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)一般是指配备有电磁或光学等自动导引装置，能够按照预定的导引路径行驶，具有安全保护和各种移载功能且在实际工业应用中不需要驾驶员的运输车。它的主要功能表现为：能在上位机的监控下，按照规划路径和作业要求，使小车精确地行走并停靠到指定位置且能完成一系列移载、搬运等作业功能。AGV的应用领域主要分布在：汽车行业、柔性制造系统、柔性装配系统以及仓储物流自动化等行业。按照导引方式的不同，可划分为：电磁导引、磁带导引、光学导引、激光导引、惯性导引、图像识别导引及GPS导引等方式。在工业企业中电磁导引、磁带导引和激光导引的应用最为广泛。其中，磁带导引AGV采用了在地面上粘贴磁带的方式，通过安装在AGV上的磁导引传感器感应磁带的磁场信号实现小车的自动导引功能。

目前在工业制造、装配、仓储物流等领域磁带导引AGV小车以其高性价比、高可靠性和灵活性逐渐占据着低端市场主导地位。但是，目前大部分磁带导引AGV小车控制系统稳定性差、灵活性欠缺、对环境的适应能力不强等不足。因此，设计研发一种具有稳定性好，成本低且性价比高，质量可靠，适应能力强的磁带导引AGV小车具有重要的意义和较高的实用价值。

磁带导引AGV局部定位精确、灵活性好、容易对行进路径进行修改。同时磁带铺设快捷、导引原理简单可靠且便于通信控制、对声光无干扰。在AGV的自动导引控制上，在评价导引控制方法时，须综合考虑导引精度和稳定性、导引抗干扰能力以及导引响应时间等指标。为了提高磁带导引AGV的循迹精度，提出基于干扰观测器和PD控制器的循迹控制方法，即设计自抗扰控制器来提高循迹精度，尤其在抑制各种扰动作用的问题上，自抗扰控制器能实时估计扰动并加以补偿，使得磁带导引小车的循迹效果以及鲁棒性得到改善。在磁带导引小车的循迹控制方法上，基本上采用的是传统PID控制和模糊控制方法，PID控制虽然有一定的循迹精度，但是无法同时兼顾循迹快速性和控制超调，一旦外界对控制系统有较大干扰，会导致循迹过程中小车的左右振荡，即小车的左右摆动，严重时会出现小车失控的现象，这对小车的循迹是很不利的。而模糊控制虽然在一定程度上解决了循迹快速性和控制超调之间的矛盾，但是模糊控制规则需要大量的实践经验和数据支持，会受到人的主观因素的影响而不能完全归总，且因缺乏“自我学习”的能力很难消除稳态误差。

发明内容

为了解决已有磁带导引AGV循迹控制方法中响应快速性和控制超调过大之间的矛盾、循迹过程中AGV左右振荡问题，并且对外界和系统干扰的抗干扰能力有限的缺点，本发明提供一种自抗扰控制方法来处理磁带导引AGV的循迹问题，有效降低了循迹控制的超调并保证了响应的快速性，它具有循迹精度高、抗干扰能力强等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于自抗扰控制的磁带导引AGV循迹控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)建立磁带导引AGV(以下简称小车)的循迹模型，根据移动机器人的动态特性，对小车循迹控制系统的横向偏差距离和偏差角度进行分析，记e_θ为小车质心行进方向相对于磁带轨迹中心线的偏差角度，e_d为小车质心与磁带轨迹中心线的横向偏差距离，假设小车左右轮轮轴中心为小车质心，则当小车差速转向时，小车质心的行驶速度v_c为