[发明专利]一种考虑AGV速度和前轮偏向角可变的区间轨迹跟踪方法

说明书

本发明公开一种考虑AGV速度和前轮偏向角可变的区间轨迹跟踪方法，基于确定的AGV的期望跟踪轨迹，在对AGV进行运动学建模的过程中考虑AGV的尺寸和大小，同时给定AGV一个可控的区间范围，使得AGV能够在给定的区间范围内稳定跟踪期望轨迹。现根据AGV当前运动状态和给定的期望轨迹，来预测AGV在未来固定一段时间内的行驶轨迹，通过达到对给定的性能指标的最优来对AGV的行驶状态进行控制，同时考虑到模型失配或者环境干扰引起的控制对AGV期望轨迹的偏离，在下一个采样时刻，通过检测到的AGV实际行驶的轨迹，与期望轨迹进行对比，对两者之间的误差进行实时修正，反复在线对其进行滚动优化，使得AGV可以更稳定、更快速、更准确地跟踪期望轨迹。

技术领域

本发明涉及AGV控制方法领域，特别涉及一种考虑AGV速度和前轮偏向角可变的区间轨迹跟踪方法。

背景技术

在现有的对AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)轨迹跟踪的研究中，通常都会忽略AGV的尺寸和大小，直接将AGV当作一个刚性点来处理问题，这会导致AGV在运行过程中可能会发生碰撞等问题，因此本发明在研究中考虑了AGV的尺寸和大小，避免AGV可能发生的碰撞问题。

AGV在进行轨迹跟踪的过程中，大多都会忽略AGV可行驶道路的宽度，这可能会导致AGV偏离期望轨迹，因此，若能对AGV的区间进行控制，则可以保证对AGV轨迹的稳定跟踪。

考虑到在对AGV的轨迹跟踪过程的建模过程中，由于对模型的简化，会出现建模误差，影响AGV跟踪期望轨迹的准确性，本发明在AGV轨迹跟踪建模中，考虑建模误差，并给出AGV轨迹跟踪的流程，以实现更快、更稳定的轨迹跟踪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑AGV速度和前轮偏向角可变的区间轨迹跟踪方法，考虑了AGV的尺寸和大小、道路宽度可以避免偏离期望轨迹以及AGV建模中的误差；本发明通过反复在线滚动优化，找出AGV速度和前轮偏向角在给定范围内的最优值，并以最小化成本函数、使控制量平稳变化，确保低能耗，对偏航角进行约束为优化目标，以达到AGV可以更稳定、更快速、更准确的跟踪期望轨迹。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种考虑AGV速度和前轮偏向角可变的区间轨迹跟踪方法，该方法包含以下步骤：

S1、根据期望跟踪轨迹并考虑AGV的形状和尺寸之后，给定AGV的可行驶区域范围；

S2、对AGV进行运动学建模；

S3、基于离散化线性模型并额外考虑建模误差，选择AGV速度和前轮偏向角为控制变量，对AGV进行动力学建模，预计AGV在未来固定一段时间内的行驶轨迹；所述步骤S3包含步骤S3.1：通过对多目标函数和多约束的优化问题的求解，得到在控制时域内的AGV速度和前轮偏向角的最优解，并将AGV速度和前轮偏向角的最优解作为受控对象的实际控制量；当来到下一个时刻时，重复所述步骤S3.1，不断地进行滚动优化，使得AGV在每一时刻的实际行驶轨迹与期望跟踪轨迹的之间的误差不断减小，最终趋于重合，实现对AGV的持续控制，稳定快速地在给定可行驶区域范围内跟踪期望轨迹。

优选地，所述步骤S1中，进一步包含：

若AGV的宽度定义为w，通过简化可行区域道路模型，可得简化后的设定AGV可行驶区域范围变为f₁'(x)和f₂'(x)之间的区域，f₁'(x)＝f₁-w/2和f₂'(x)＝f₂-w/2；其中，f₁与f₂之间的区域为模型简化前的AGV可行驶区域范围；