[發(fā)明專利]一種基于自抗擾控制的磁帶導(dǎo)引AGV循跡控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710076250.7
• 申請(qǐng)日: 2017-02-13
• 公開（公告）號(hào): CN106843214B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文安;周海海;王瑤為;劉安東;仇翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種基于自抗擾控制的磁帶導(dǎo)引AGV循跡控制方法，首先，建立磁帶導(dǎo)引AGV小車循跡控制系統(tǒng)模型。其次，實(shí)際量測(cè)小車不同姿態(tài)下磁導(dǎo)引傳感器的偏差距離，進(jìn)而用于刻畫控制系統(tǒng)所需的輸出變量，并將實(shí)際量測(cè)過(guò)程中的量測(cè)誤差和刻畫誤差作為系統(tǒng)干擾的一部分。再次，針對(duì)磁帶導(dǎo)引AGV循跡控制系統(tǒng)的二階模型，設(shè)計(jì)基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的自抗擾控制器，通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)干擾進(jìn)行估計(jì)與前饋補(bǔ)償，從而消除系統(tǒng)干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響。本發(fā)明解決了磁帶導(dǎo)引AGV循跡快速性和控制超調(diào)之間的矛盾，有效抑制了循跡過(guò)程中的振蕩現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)導(dǎo)航車控制領(lǐng)域，尤其是一種基于自抗擾控制的磁帶導(dǎo)引AGV循跡控制方法。

背景技術(shù)

自動(dòng)導(dǎo)引小車(Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱AGV)一般是指配備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠按照預(yù)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)和各種移載功能且在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中不需要駕駛員的運(yùn)輸車。它的主要功能表現(xiàn)為：能在上位機(jī)的監(jiān)控下，按照規(guī)劃路徑和作業(yè)要求，使小車精確地行走并停靠到指定位置且能完成一系列移載、搬運(yùn)等作業(yè)功能。AGV的應(yīng)用領(lǐng)域主要分布在：汽車行業(yè)、柔性制造系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)以及倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化等行業(yè)。按照導(dǎo)引方式的不同，可劃分為：電磁導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、激光導(dǎo)引、慣性導(dǎo)引、圖像識(shí)別導(dǎo)引及GPS導(dǎo)引等方式。在工業(yè)企業(yè)中電磁導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引和激光導(dǎo)引的應(yīng)用最為廣泛。其中，磁帶導(dǎo)引AGV采用了在地面上粘貼磁帶的方式，通過(guò)安裝在AGV上的磁導(dǎo)引傳感器感應(yīng)磁帶的磁場(chǎng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)導(dǎo)引功能。

目前在工業(yè)制造、裝配、倉(cāng)儲(chǔ)物流等領(lǐng)域磁帶導(dǎo)引AGV小車以其高性價(jià)比、高可靠性和靈活性逐漸占據(jù)著低端市場(chǎng)主導(dǎo)地位。但是，目前大部分磁帶導(dǎo)引AGV小車控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、靈活性欠缺、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不強(qiáng)等不足。因此，設(shè)計(jì)研發(fā)一種具有穩(wěn)定性好，成本低且性價(jià)比高，質(zhì)量可靠，適應(yīng)能力強(qiáng)的磁帶導(dǎo)引AGV小車具有重要的意義和較高的實(shí)用價(jià)值。

磁帶導(dǎo)引AGV局部定位精確、靈活性好、容易對(duì)行進(jìn)路徑進(jìn)行修改。同時(shí)磁帶鋪設(shè)快捷、導(dǎo)引原理簡(jiǎn)單可靠且便于通信控制、對(duì)聲光無(wú)干擾。在AGV的自動(dòng)導(dǎo)引控制上，在評(píng)價(jià)導(dǎo)引控制方法時(shí)，須綜合考慮導(dǎo)引精度和穩(wěn)定性、導(dǎo)引抗干擾能力以及導(dǎo)引響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)。為了提高磁帶導(dǎo)引AGV的循跡精度，提出基于干擾觀測(cè)器和PD控制器的循跡控制方法，即設(shè)計(jì)自抗擾控制器來(lái)提高循跡精度，尤其在抑制各種擾動(dòng)作用的問(wèn)題上，自抗擾控制器能實(shí)時(shí)估計(jì)擾動(dòng)并加以補(bǔ)償，使得磁帶導(dǎo)引小車的循跡效果以及魯棒性得到改善。在磁帶導(dǎo)引小車的循跡控制方法上，基本上采用的是傳統(tǒng)PID控制和模糊控制方法，PID控制雖然有一定的循跡精度，但是無(wú)法同時(shí)兼顧循跡快速性和控制超調(diào)，一旦外界對(duì)控制系統(tǒng)有較大干擾，會(huì)導(dǎo)致循跡過(guò)程中小車的左右振蕩，即小車的左右擺動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)小車失控的現(xiàn)象，這對(duì)小車的循跡是很不利的。而模糊控制雖然在一定程度上解決了循跡快速性和控制超調(diào)之間的矛盾，但是模糊控制規(guī)則需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持，會(huì)受到人的主觀因素的影響而不能完全歸總，且因缺乏“自我學(xué)習(xí)”的能力很難消除穩(wěn)態(tài)誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決已有磁帶導(dǎo)引AGV循跡控制方法中響應(yīng)快速性和控制超調(diào)過(guò)大之間的矛盾、循跡過(guò)程中AGV左右振蕩問(wèn)題，并且對(duì)外界和系統(tǒng)干擾的抗干擾能力有限的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種自抗擾控制方法來(lái)處理磁帶導(dǎo)引AGV的循跡問(wèn)題，有效降低了循跡控制的超調(diào)并保證了響應(yīng)的快速性，它具有循跡精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于自抗擾控制的磁帶導(dǎo)引AGV循跡控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1)建立磁帶導(dǎo)引AGV(以下簡(jiǎn)稱小車)的循跡模型，根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)小車循跡控制系統(tǒng)的橫向偏差距離和偏差角度進(jìn)行分析，記e_θ為小車質(zhì)心行進(jìn)方向相對(duì)于磁帶軌跡中心線的偏差角度，e_d為小車質(zhì)心與磁帶軌跡中心線的橫向偏差距離，假設(shè)小車左右輪輪軸中心為小車質(zhì)心，則當(dāng)小車差速轉(zhuǎn)向時(shí)，小車質(zhì)心的行駛速度v_c為