[发明专利]一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法及系统

权利要求书

1.一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：

按照AGV线速度和角速度控制指令控制AGV运动，并实时返回AGV相对当前路径的位置偏差和角度偏差；

基于MPC控制算法，对实时返回的位置偏差和角度偏差进行最优化控制，结合目标函数和约束条件进行最优求解得到当前时刻的AGV线速度和角速度，实现AGV路径跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过二维码定位和惯导传感器定位结合对AGV进行全地图精准定位获得AGV全局位姿，并根据AGV全局位姿计算出AGV相对当前路径的位置偏差和角度偏差。

3.根据权利要求1所述的一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：构建两轮差速AGV运动学模型离散化差分模型，具体为：

记epsi_k为k时刻小车质心行进方向相对于路径中心线的偏差角度，e_k为k时刻小车质心与路径中心线的横向偏差距离，w_k为k时刻小车运动角速度，v_k为k时刻小车运动线速度，θ_k为k时刻小车在地图坐标系的角度，x_k为k时刻小车在地图坐标系的横坐标，y_k为k时刻小车在地图坐标系的纵坐标，k时刻和k+1时刻状态转移满足以下运动学方程：

x_k+1＝x_k+v_k·cos(θ_k)·dt

y_k+1＝y_k+v_k·sin(θ_k)·dt

θ_k+1＝θ_k+w_k·dt

e_k+1＝e_k+v_k·tan(epsi_k)·dt

epsi_k+1＝epsi_k+w_k·dt。

4.根据权利要求3所述的一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法，其特征在于，基于MPC控制算法，对实时返回的位置偏差和角度偏差进行最优化控制，结合目标函数和约束条件进行最优求解得到当前时刻的AGV线速度和角速度，具体包括：

构建目标函数如下：

w_e为e_k的权重，w_epsi为epsi_k的权重；

动态模型约束为AGV运动学模型方程式，其中e_k和epsi_k满足下式：

e_k＝f(x_k)-y_k

epsi_k＝arctan(f'(x_k))-θ_k；

其中，f(x_k)为目标轨迹拟合曲线；

求解目标函数得到每个时刻所需控制量v_k和w_k。

5.根据权利要求2所述的一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法，其特征在于，二维码定位具体包括：

在地图特定位置铺设二维码，将实际位置坐标编码进二维码内容，相机实时拍摄包含二维码的图像，计算二维码在图像中的位置及角度，结合上述计算出相机在地图中的实际坐标及朝向，由于AGV与相机的相对位置固定即可得出AGV在地图中的实际坐标和朝向。

6.根据权利要求2所述的一种基于MPC控制的AGV路径跟踪方法，其特征在于，惯导传感器定位具体包括：

在AGV位姿初始值给定的前提下，基于惯导传感器采集的信息计算出每一时刻位姿相对于上一时刻位姿的距离以及方向角的变化，从而实现位姿的实时估计。