[發明專利]一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811315946.1
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109279543B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊傲雷;羅宇;陳靈;費敏銳
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B66F9/075
• 分類號: B66F9/075
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統，其特征在于，包含磁導軌感知子系統(1.1)、速度和角度檢測子系統(1.2)、舵輪控制子系統(1.3)和跟蹤控制子系統(1.4)；所述磁導軌感知子系統(1.1)安裝于車體底部車體中軸線的區域，用于檢測磁導軌的相對位置信息；所述速度和角度檢測子系統(1.2)、舵輪控制子系統(1.3)和跟蹤控制子系統(1.4)安裝于系統車體內；速度和角度檢測子系統(1.2)用于檢測當前舵輪旋轉角速度和舵輪方向角度，舵輪控制子系統(1.3)根據接收的跟蹤控制信號驅動叉車式AGV的舵輪運動，跟蹤控制子系統(1.4)根據叉車式AGV磁導軌跟蹤的初始啟動、磁導軌正常跟蹤、脫軌報警三種狀態，計算出舵輪下一步需要的參考控制量輸出信號，包括：舵輪旋轉角速度和舵輪方向角度兩個參考控制量；四個子系統通過CAN總線進行通信連接；所述跟蹤控制子系統(1.4)包括車身位姿預測模塊(1.9)、車輛狀態預測模塊(1.10)、舵輪旋轉與方向角協同控制模塊(1.11)、參考控制量線性牽引模塊(1.12)、脫軌報警模塊(1.13)；車身位姿預測模塊(1.9)通過從磁導軌感知子系統(1.1)獲取傳感器信息，確定車身姿態與相對位置；車輛狀態預測模塊(1.10)結合車身姿態，從速度和角度檢測子系統(1.2)獲取舵輪旋轉角速度和方向角度，進而確定AGV當前運行狀態；舵輪旋轉與方向角協同控制模塊(1.11)旨在實現對磁導軌的有效跟蹤，其在獲取車身姿態、相對位置、運行狀態的基礎上，確定舵輪旋轉角速度與方向角度的期望值；參考控制量線性牽引模塊(1.12)旨在將已計算出來的舵輪旋轉角速度與方向角度的期望值轉換成隨時間線性變化的參考控制量，減少階躍輸出值對跟蹤軌跡帶來的超調，實現對磁導軌的穩定跟蹤；脫軌報警模塊(1.13)在AGV發生跟蹤故障或危險的情況下，進行異常報警，并生成有效控制信號。

2.根據權利要求1所述的叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統，其特征在于，所述磁導軌感知子系統(1.1)包括多點式磁導軌傳感模塊(1.5)，用于檢測磁導軌與車身的相對位置信息；所述速度和角度檢測子系統(1.2)包括舵輪旋轉角速度傳感模塊(1.6)和舵輪方向角度傳感模塊(1.7)，分別實時測量當前舵輪前向旋轉的角速度與舵輪的方向角度，為控制車輛跟蹤磁導軌提供運行狀態數據；所述舵輪控制子系統(1.3)包括舵輪運動控制與驅動模塊(1.8)，用于接收并執行跟蹤控制子系統(1.4)發出的舵輪參考控制量信息，驅動舵輪運動。

3.一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制方法，基于如權利要求1或2所述的叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，系統運行參數配置：根據物流領域叉車式AGV的作業環境設定AGV系統的運行參數；根據叉車式AGV行駛和作業環境的要求以及工廠安全行駛的規范和AGV磁導軌跟蹤運動特性參數，設定叉車式AGV啟動時間可安全運行的最大允許行駛速度V_ref、舵輪角度控制靈敏系數和脫軌最大恢復時間；

步驟2，車身定位與運行狀態識別：跟蹤控制子系統(1.4)從磁導軌感知子系統(1.1)獲取傳感器信息，確定車身姿態與相對位置，并結合從速度和角度檢測子系統(1.2)中獲取的舵輪旋轉角速度和方向角度，確定叉車式AGV當前運行狀態，包括初始啟動、磁導軌正常跟蹤、脫軌報警三種狀態；如果處于初始啟動狀態，進入步驟3；如果處于磁導軌正常跟蹤狀態，進入步驟4；如果處于脫軌報警狀態，進入步驟5；

步驟3，初始啟動處理：在AGV系統的初始啟動狀態，將一個恒定且較低的舵輪旋轉角速度施加給AGV舵輪，同時根據檢測的磁導軌相對位置信息，控制舵輪方向角度；在初始啟動狀態穩定運行啟動時間Tstar后，跳轉到步驟2，再次預測運行狀態并進入后續步驟；

步驟4，磁導軌正常跟蹤處理：對AGV叉車的控制分為兩個維度：AGV舵輪旋轉角速度控制和AGV舵輪方向角度控制；

步驟5，脫軌報警處理：立刻降低舵輪旋轉角速度，同時根據磁導軌信息丟失前的磁導軌位置預測當前叉車位置，調整舵輪方向角度，以嘗試找回磁導軌位置，若設定時間內未找回磁導軌，則將舵輪旋轉角速度降為0，并聲光報警。