[發明專利]一種用于AGV電磁導航控制系統的可拓控制方法

有效

• 申請號: 201811606259.5
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109709958B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王體春;童昌圣;張祥坤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 胡思棉

本發明涉及一種用于AGV電磁導航控制系統的可拓控制方法，可解決傳統控制下導航系統控制論域有限、環境適應較差等問題。該可拓控制方法包含以下步驟：特征量的選取，關聯函數的計算，特征模式的劃分，控制算法的實現。通過可拓控制方法，能夠在不同論域內采取相應的控制算法，有效拓寬了控制論域，使系統原來不可控的區域實現可控。

技術領域

本發明屬于AGV導航控制領域，特別是涉及一種用于AGV電磁導航控制系統的可拓控制方法。

背景技術

自動導引小車(Automated Guided Vehicle，AGV)是實現生產物料搬運自動化的重要設備和組成。AGV作為一種技術集成度較高的機電一體化自動設備，具有良好的適應性、柔性、可靠性和容錯能力，可實現生產全流程的自動化和信息化，被認為是柔性制造系統中最優的物料運輸方式。AGV的眾多特性使其被廣泛地應用于多種行業和領域，如倉儲物流、加工制造業、口岸碼頭、煙草化工和特種行業等。工廠的物流結構正在不斷改變，AGV的應用將極大地改善這些領域的生產效率。AGV導航系統主要分為激光導航，光電導航，電磁導航，超聲波導航等。其中磁導航因成本較低且可靠性高，故應用廣泛。

“可拓學”是以蔡文教授為首的我國學者們創立的新學科，它用形式化的模型，研究事物拓展的可能性和開拓創新的規律與方法。將可拓論，可拓方法應用于控制領域去處理控制中的矛盾問題，稱為可拓控制。90年代，華東理工大學的王行愚，李健等發表“論可拓控制”，首先提出了可拓控制的概念、定義以及基本架構。清華大學的潘東、金以慧等發表了“可拓控制與研究”，對可拓控制器的結構和具體實現進行了研究，提出了二層可拓控制器的概念。廣東工業大學的楊剛、余永權等發表了“基于可拓控制算法的改進與仿真研究”，提出了一種改進的可拓控制算法。

目前，電磁導航AGV多采用傳統控制方法，如PID控制、模糊控制，控制品質較高。當AGV角度、位置偏差較小時，能快速修正，收斂曲線較為平滑。但當運行路徑復雜時，傳統控制的范圍有限，當AGV角度、位置偏差較大時，無法快速消除偏差。可拓控制則是以可拓學的狀態關聯度為核心，對傳統控制方法認為不可控的區域進行處理，擴大控制論域，從而將控制系統的不可控轉換為可控狀態。

本發明提出了一種新的基于可拓控制的AGV電磁導航方法，該方法通過特征量提取，論域劃分，關聯度計算，從而選取不同的測度模式，構造可拓控制器。該導航系統將控制論域分為三部分：經典域，可拓域，非域。經典域內采用傳統控制，用于提升系統的控制品質；非域內采用最大輸出，保證系統盡快回歸穩定區域；可拓域內則采用傳統控制與最大輸出相結合的方式，并引入關聯函數K(S)確定二者權重，拓展了系統的控制論域。

發明內容

本說明書提出一種基于可拓控制的AGV電磁導航控制方法。在預定路徑內鋪設電導線，其中通有頻率固定的交流電。AGV通過電磁傳感器采集磁場信號，磁感應的強度變化代表了路徑的偏離程度。再通過可拓控制器，將磁感應信號轉化為PWM，控制驅動電機的轉速，利用主動輪差速調整運行姿態。傳統的控制算法在AGV路徑偏離量較小時，具有良好的控制效果，但當偏差較大時難以快速收斂，控制論域有限。本文所述系統，通過構建可拓控制器，在不同論域內采取相應的控制算法，有效拓寬了控制論域。

為解決上述技術問題本發明采用的的技術方案如下：

一種用于AGV電磁導航控制系統的可拓控制方法，所述可拓控制方法包含以下步驟：特征量的選取，關聯函數的計算，特征模式的劃分，控制算法的實現；

磁感應的偏差量為Δm＝m_l-m_r，其數值大小代表了AGV與預定路徑的偏離程度，正負符號代表了偏離方向，磁感應差值的變化率為可表示如下：

Δm(t)為當前采樣時刻的偏差值，Δm(t-1)為上一時刻偏差值；