基于AVR的差速驱动导引小车运动控制

摘要

随着工厂自动化的普及和现代物流产业的高速发展，对物料搬运效率的要求越来越高，工厂或仓库的物料搬运已经逐步从人力搬运发展到机器全自动化搬运，而自动导引小车(AGV)是全自动化搬运中的关键设备。至AGV诞生以来，AGV的技术越来越先进、应用领域越来越广，已经成了智能搬运中必不可少的设备。目前，国内的AGV市场需求很大，各种特点的AGV层出不穷，对技术的研究也成了现在智能控制领域的热点之一，本文根据企业的需求对AGV进行进一步的研究，具有重要的实践和理论意义。
　　本文以AGV为研究对象，在分析了AGV国内外发展现状以及发展前景的基础上，并针对合作企业的产品需求，研究设计了AGV的整体结构方案和控制方案。本文对AGV进行结构化和模块化设计，分别对驱动系统、单片机控制系统、传感检测系统、电机控制系统、上位机功能模块以及串口通信模块中的关键技术方案进行详细的分析论证，然后对各个子系统和模块进行硬件和软件设计。此外，针对AGV差速驱动的运动特点，采用模糊控制算法对其控制，以更好地对路径进行跟踪。文中利用C语言环境对AVR单片机进行内部编程与控制，利用Visual C++在工控机的WIN-CE系统下进行应用程序的开发，利用Matlab语言对模糊控制算法进行求解和仿真。
　　最后，对制作完成后的AGV样机进行实际环境下的性能测试，并针对测试中存在的问题对样机进行改进和讨论。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 AGV小车概述

1．2 AGV发展现状以及发展前景

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 AGV未来发展前景

1．3 课题来源与主要内容

第二章 AGV设计方案

2．1 AGV运动机构分析

2．1．1 自动导引车的驱动与转向原理

2．1．2 自动导引车的轮系机构

2．1．3 自动导引车的电机

2．2 导引与定位技术分析

2．2．1 导引技术分析

2．2．2 定位技术分析

2．3 开发方案与技术指标

2．3．1 AGV性能参数

2．3．2 机械系统设计与实现

2．3．3 控制系统方案

2．3．4 识别系统

2．4 本章小结

第三章 AGV结构化与功能化设计

3．1 驱动系统功能设计

3．1．1 运行阻力计算

3．1．2 驱动电机扭矩与转速计算

3．1．3 驱动电机选型

3．1．4 传动机构设计

3．1．5 电池选择

3．2 单片机控制系统设计

3．2．1 单片机选型

3．2．2 ATmega128处理器介绍

3．2．3 单片机外围电路设计

3．2．4 电源转换电路

3．2．6 单片机程序设计

3．3 传感器检测系统

3．3．1 传感检测电路

3．3．2 循迹处理程序

3．4 电机控制系统

3．4．1 电机调速和控制方式

3．4．2 驱动电路设计

3．4．3 PWM调速控制

3．5 上位机功能设计

3．5．1 Windows CE系统介绍

3．5．2 人机操作界面

3．5．3 工控机通信设计

3．6 串口通信模块设计

3．6．1 通信电路设计

3．6．2 单片机串口通信程序设计

3．7 小结

第四章 AGV运动控制

4．1 控制方式及工作原理

4．2 控制算法理论

4．2．1 PID控制算法

4．2．2 现代控制算法

4．3 控制程序设计

4．3．1 模糊控制原理

4．3．2 模糊控制规则

4．3．3 模糊控制程序实现

4．4 离线计算与仿真分析

4．4．1 模糊控制器的软件实现

4．4．2 simulink仿真分析

4．5 小结

第五章 AGV性能测试

5．1 试验准备

5．2 试验测试

5．2．1 运行速度测试

5．2．2 纠偏能力测试

5．2．3 承载实验

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及科研项目