磁带导引AGV的循迹控制系统设计

摘要

随着柔性制造装配、仓储物流、汽车等行业的不断发展，自动导引小车(AGV)已经成为运输货物及物料管理中的重要研究课题。AGV的主要作用是代替人工进行物料的运输、搬运、卸载等工作，连接不同工作站点的生产任务，其在智能化生产管理中具有重要的作用。
　　本文首先介绍了AGV的硬件平台，从AGV的导引方式、驱动方式及控制器的选择上进行了分析讨论，并确定了实验平台设计方案，即导引传感器为16位阵列排布的霍尔传感器，AGV驱动方式采用两轮差速驱动，控制器选择STM32系列控制板。然后介绍了AGV循迹控制系统的软件平台，从底层AGV的循迹控制软件流程和上位机监控界面软件流程上进行详细的设计，并基于Keil uVision5和VS/MFC开发环境分别编写下位机控制代码和上位机监控界面代码。为了验证自抗扰控制算法在磁带导引AGV循迹控制上的有效性，本文从AGV的运动学模型、循迹误差模型、循迹控制算法设计等方面进行了详尽的分析，设计了基于全状态反馈的LQR&PID控制方法和基于扩张状态观测器的自抗扰控制方法，并在MATLAB进行了仿真实验，验证了所设计控制方法在磁带导引AGV循迹控制上的有效性，仿真结果表明，两种控制方法都具有较好的循迹效果和一定的抗干扰能力。
　　为了进一步验证所提出的循迹控制方法，本文在所设计的磁带导引AGV平台上进行了实验研究，在确定了磁带铺设方案、定位实现方案及算法设计方案后，通过上位机界面的定位效果演示及循迹误差数据，AGV运行试验表明，PID控制和LADRC控制在磁带导引AGV平台上都具有有效性，且能实现较好的循迹效果。
　　最后，对本课题所做工作进行了总结，同时就实验平台设计中存在的问题以及需要改进的方向进行了讨论。