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1、题目： 密级= 题 分类号卫：2 垒2 ：2 万乡歹考乒亨 X I A NT E C H N O L O G I C A LU N I V E R S I T Y 硕士学位论文 自动导引车控制系统的研究与实现 作者：王靖宇 指导教师：秦刚副教授 申请学位学科：控制理论与控制工程 2 0 11 年5 月1 日 自动导引车控翻系统的研究与实现 一Y 1869957Illl l lI IIT Ir rl llI f l l 一_ I 学科：控制理论与控制工程 研究生签字：王喃宇 指导教师签字： 谬8 7 要 自动导引车是指以蓄电池为动力，通过自动导引装置及计算机系统进行控制，使作业 车辆能够沿送给需
2、求的路径行驶，完成物料移载功能的设备。传统的自动导引车控制系统 大多采用经典P I D 控制算法，存在着P I D 参数调节不便、抗扰动性不强以及对时变对象 的适应能力差等问题。 针对这些问题，论文进行了自动导引车控制系统的研究与实现。该自动导引车为四轮 铰轴转向式，后轮采用直流电机实现驱动控制，前轮采用舵机实现转向控制。路径的导引 方式为电磁导引，通过绕线电感对其进行检测。硬件设计方面，系统以汽车电子中常用的 M C 9 S 1 2 X S l 2 9 微控制器作为主控芯片，在此基础上完成了路径检测模块、速度检测模块、 舵机控制模块、电机驱动模块、避障报警模块、数据传输模块、人机接口模块等硬
3、件电路 的设计。控制算法方面，根据本控制系统的特点，对车体偏移角度和偏移距离进行检测， 根据两者之间的耦合关系，确定车体的位置姿态，最终采用时间最优P I D 及模糊自适应 P I D 控制算法分别实现其转向和速度的控制，并对后者进行了仿真验证。系统的软件设计 采用面向智能体的编程思想，分为主模块和功能子模块两大部分。其中主模块包含初始化 程序、维护更新程序和管理程序，功能子模块包含人机接口、数据传输、路径检测、时间 最优P I D 、模糊自适应P I D 等程序。 系统整体调试及测试数据分析表明，该设计可使自动导引车的控制效果得到明显改 善，系统运行的可靠性、稳定性、快速性都得到了进一步提高
4、，满足系统的控制要求。 关键词：自动导引车；电磁导引；P I D 控制；时间最优；模糊自适应 一 一一 A u t o m a t i cG u i d e dV e h i c l e ( A G V ) i sa 虹n do f e q u i p m e n tt h a tp o w e r e db ys t o r a g eb a t t e r y a n di sc o n t r o l l e db ya u t o m a t i cg u i d e dd e v i c ea n dc o m p u t e rc o n t r o ls y s t e m I
5、tc a l lm o v ea l o n g t h en e e d e dp a t ha n da c h i e v et h ef u n c t i o no fm a t e r i a lc a r r y i n g M o s to ft h ew i d e l yu s e dc o n t r o l a l g o r i t h m si nt r a d i t i o n a lA u t o m a t i cG u i d e dV e h i c l ec o n t r o ls y s t e mi st h ec l a s s i c a l
6、P I Dc o n t r o l m e t h o d ，t h ep r o b l e m so fw h i c hi n c l u d et h ei n c o n v e n i e n c eo fP I Dp a r a m e t e ra d j u s t m e n t , t h e w e a k n e s so fa n t i d i s t u r b a n c e ，t h ep o o ra b i l i t yt oa d a p tt i m e v a r y i n go b j e c t s ，e t c T os o l v e
7、 t h e s ep r o b l e m s ，w er e s e a r c h e da n dr e a l i z e dt h eA u t o m a t i cG u i d e dV e h i c l e c o n t r o ls y s t e mi nt h i sp a p e r n l eA u t o m a t i cG u i d e dV e h i c l ei sh i n g e d s h a f ts t e e r i n gt y p e 、杭吐l f o u rw h e e l s ，t h er e a rw h e e l
8、sa r ed r i v e l e db yd i r e c t c u r r e n tm o t o ra n dt h ef r o n tw h e e l sa r e c o n t r o l l e db ys t e e r i n gg e a r n l cp a t hi sg u i d e db ye l e c t r o m a g n e t i cs i g n a l ，a n dd e t e c t e db yt h e w i n d i n gi n d u c t a n c e T h es y s t e m Sm a i nc h
9、 i pi sM C 9 S 12 X S12 8m i c r o c o n t r o l l e rw h i c hw i d e l y u s e di na u t o m o t i v ee l e c t r o n i c s O nt h eb a s i so ft h a Lw ed e s i g n e dh a r d w a r ec i r c u i ta sf o l l o w s ： p a t hd e t e c t i o nm o d u l e ，s p e e dd e t e c t i o nm o d u l e ，s t e
10、e r i n gg e a rc o n t r o lm o d u l e ，m o t o rd r i v e r m o d u l e ，o b s t a c l e a v o i d a n c ea l a r mm o d u l e ，d a t at r a n s m i s s i o nm o d u l e ，h u m a n - m a c h i n ei n t e r f a c e m o d u l e s ，e t c C o m b i n i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eA u
11、 t o m a t i cG u i d e dV e h i c l eh e r e ，t h i ss y s t e m d e t e c t st h eo f f s e ta n g l ea n do f f s e td i s t a n c eo ft h e v e h i c l e A c c o r d i n gt ot h e c o u p l i n g r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et w ot od e t e r m i n et h ep o s i t i o na n dp o s t u
12、 r eo fv e h i c l e ，t h i st h e s i sa d o p t s t i m eo p t i m a lP I Da n df u z z ya d a p t i v eP I Dc o n t r o la l g o r i t h m ，r e s p e c t i v e l yi m p l e m e n t ss t e e r i n g a n ds p e e dc o n t r o l ，a n dt h el a t t e ri ss i m u l a t e d S o f t w a r ed e s i g no
13、ft h es y s t e ma d o p t st h e a g e n t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n gi d e a I t S d i v i d e di n t ot h em a i nm o d u l e a n dt h ef u n c t i o n a l s u b - m o d u l e s T h em a i nm o d u l ec o n t a i n st h ei n i t i a l i z a t i o np r o c e d u r e ，m a i n t e n a n c
14、 eu p d a t e s p r o c e d u r ea n dm a n a g e m e n tp r o c e d u r e ；f u n c t i o n a ls u b m o d u l ec o n t a i n st h eh u m a n - m a c h i n e i n t e r f a c e ，d a t at r a n s m i s s i o n ，p a t hd e t e c t i o n ，t i m eo p t i m a lP I D ，f u z z ya d a p t i v eP I Dp r o c e
15、 d u r e ， e t c 一r 一 T h ew h o l es y s t e mi st e s t e da n dt h et e s td a t ai sa n a l y z e d T h er e s u l t ss h o wt h a t ，b yu s i n g t h i sc o n t r o ls y s t e m ，t h ep e r f o r m a n c eC a l lb es i g n i f i c a n t l yi m p r o v e ，t h er e l i a b i l i t y ，s t a b i l
16、i t ya n d s p e e dc a nb ef u r t h e ri m p r o v e dt om e e tt h ec o n t r o lr e q u i r e m e n t so f t h es y s t e m K e yW o r d s ：a u t o m a t e dg u i d e dv e h i c l e ；e l e c t r o m a g n e t i cg u i d e d ；P I Dc o n t r o l ；t i m eo p t i m a l ； f u z z ya d a p t i v e 目录 1 绪论l 1 1 课题研究的背景和意义1 1
