基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法技术

本发明专利技术公开了一种基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法；其包括分别在磁导航AGV车体的前后两侧设置磁感应传感器，建立车载系统上、下位机通信，获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数，实现磁导航AGV直行路线纠偏。本发明专利技术采用双磁感应传感器，通过对多种初始位置情况的路径收敛情况进行分析，确定适合所有位置情况的比例微分系数，实现磁导航AGV车体前进后退双向直线位置调节，能够在短时间内消除位置偏差，保证行驶的稳定性，满足工业使用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业控制器
，尤其涉及一种基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法。
技术介绍
磁导航AGV直线行驶的路径矫正技术，作为AGV路径规划中关键技术之一，在国内AGV产品研发中得到广泛的关注。磁感应传感器相对于磁条中心的偏差，会导致车体在运动初始无法沿直线行驶，造成左右摆动的现象。为保证车体能够在短时间内消除初始位置带来的偏差量，并且在之后的运动中保证车体沿铺设好的路径稳定行驶，路径纠偏方法的研究显得尤为重要。磁导航AGV在物流运输与智能仓储等行业得到日益广泛的应用，物料的提取与卸载工作通过机械臂的夹抱来完成，要求在机械臂到达指定夹抱工位处时，车体保持直线匀减速至停车，这一过程中如果车身左右摆动幅度较大，将会导致机械臂撞到货物，无法完成夹抱操作。现阶段主流的路径纠偏方法是模糊PID控制调节。由于传感器设备产生了一定的控制滞后，PID控制积分项的调节也存在明显的滞后现象，偏差的累积量增大，无法在短时间内将误差收敛到可以接受的范围。导致行驶偏差的因素有：(1)运动初始时刻位置；(2)由于电机机械加工技术带来的误差；(3)PID方法中系数的选取。针对路径纠偏中行驶偏差存在的难以短时间收敛的问题，一些学者应用了一种模糊控制PID的纠偏方法，模糊控制实际上是把采集到的清晰的数据模糊集合化，把控制目标模糊几何化，最终再把模糊化的数据清晰化的实现控制，实际中的模糊PID控制策略很复杂，很多功能用传统PID控制就可以解决，应用模糊化处理需要采集大量的参数，浪费时间成本。该方法存在以下几个主要问题：1、通过模糊控制PID方法，在传统PID调节的基础上加了模糊控制理论，调节参数变多，而且精细调节优势不明显，还是需要PID的精细调节，不如直接采取传统PID的调节方式。模糊控制虽然不需要精确的数学模型，但是要制定合理的规则，规则的制定要占用较大的精力，还要求操作者对系统相当熟悉，知道什么情况下如何调节。2、该方法没有对小车相对于磁条位置的矫正进行优化与改进，只是做到了小车控制在磁条左右距离一定范围内运动，运动的精度不高，并且控制策略很复杂。3、考虑到如果要做前进和后退两个方向的直线运动，对于四轮-双驱动轮-差速转向式AGV，传感器无论安放在哪个位置，都会导致滞后的一个方向运动效果不如超前的一方，算法难以调节。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本专利技术提出了一种基于 比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法，实现磁导航AGV车体在直线运动过程中能稳定精准运行。本专利技术的技术方案是：一种基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法，包括以下步骤：A、分别在磁导航AGV车体的前后两侧设置磁感应传感器；B、利用PLC将步骤A中磁感应传感器采集的信息上传至工控机，并利用工控机控制电机驱动器，建立车载系统上、下位机通信；C、获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，根据导航AGV车体的运动方向选择磁感应传感器导引；D、分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数；E、对步骤C中导航AGV车体的运动方向的反方向选择磁感应传感器导引，分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数；F、根据步骤D和E中得到的比例系数与微分系数，采用比例微分调节方式对磁导航AGV车体双向直线位置进行调节，实现磁导航AGV直行路线纠偏。进一步地，所述步骤C获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，根据导航AGV车体的运动方向选择磁感应传感器导引，具体包括以下分步骤：C1、判断磁导航AGV车体在初始位置时磁感应传感器是否可以扫描到磁条直线轨道；若磁感应传感器可以扫描到磁条直线轨道，则进行下一步；若调制磁导航AGV车体位置至可以扫描到磁条直线轨道；C2、判断磁导航AGV车体初始时刻速度是否大于0；若磁导航AGV车体初始时刻速度大于0，则导航AGV车体的运动方向为正向，并选择设置在导航AGV车体前方的磁感应传感器导引；若磁导航AGV车体初始时刻速度不大于0，则导航AGV车体的运动方向为反向，并选择设置在导航AGV车体后方的磁感应传感器导引。进一步地，所述步骤D中采用比例调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取对应磁导航AGV直行路线收敛情况，具体包括以下分步骤：D11、将磁感应传感器扫描到的第一个采样点作为起始采样点，最后一个采样点作为终止采样点，两个采样点到磁感应传感器扫描边界的距离分别为L1、L2，此时磁导航AGV车体前方偏离磁条的距离为L，表示为：L＝L1+L2-17；D12、定义与L值成正比的比例调整量，表示为：PID_p＝-L*KP*V2，其中，KP为比例系数，V2为两个驱动电机的实际转速；D13、根据比例调整量采用比例调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，得到磁导航AGV直行路线收敛情况。进一步地，所述步骤D中采用比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取对应磁导航AGV直行路线收敛情况，具体包括以下分步骤：D21、在比例调节方式的基础上，建立比例系数与微分系数之间的关系，表示为：Kd＝A*Kp其中，Kd为微分系数；D22、定义在一个采样周期内，起始时刻磁感应传感器扫描到的第一个位置信息为L0、最后一个位置信息为Ln、中间某一时刻位置为Lk，L值的变化率为微分调整量PID_d，表示为：PID_d＝-Kd*(L0-Lk)*V1其中，V1为两个驱动电机的转速差值；D23、根据微分调整量采用比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，得到磁导航AGV直行路线收敛情况。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用双磁感应传感器，通过对多种初始位置情况的路径收敛情况进行分析，确定适合所有位置情况的比例微分系数，实现磁导航AGV车体前进后退双向直线位置调节，能够在短时间内消除位置偏差，保证行驶的稳定性，满足工业使用需求。附图说明图1是本专利技术的基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法流程示意图。图2是本专利技术实施例的比例调节方式中时间与比例调整量关系示意图。图3是本专利技术实施例中比例微分调节流程示意图。图4是本专利技术实施例中最佳收敛时间拟合曲线示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，为本专利技术的基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法流程示意图。一种基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法，包括以下步骤：A、分别在磁导航AGV车体的前后两侧设置磁感应传感器；B、利用PLC将步骤A中磁感应传感器采集的信息上传至工控机，并利用工控机控制电机驱动器，建立车载系统上、下位机通信；C、获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，根据导航AGV车体的运动方向选择磁感应传感器导引；D、分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：A、分别在磁导航AGV车体的前后两侧设置磁感应传感器；B、利用PLC将步骤A中磁感应传感器采集的信息上传至工控机，并利用工控机控制电机驱动器，建立车载系统上、下位机通信；C、获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，根据导航AGV车体的运动方向选择磁感应传感器导引；D、分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数；E、对步骤C中导航AGV车体的运动方向的反方向选择磁感应传感器导引，分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数；F、根据步骤D和E中得到的比例系数与微分系数，采用比例微分调节方式对磁导航AGV车体双向直线位置进行调节，实现磁导航AGV直行路线纠偏。

【技术特征摘要】
1.一种基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：A、分别在磁导航AGV车体的前后两侧设置磁感应传感器；B、利用PLC将步骤A中磁感应传感器采集的信息上传至工控机，并利用工控机控制电机驱动器，建立车载系统上、下位机通信；C、获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，根据导航AGV车体的运动方向选择磁感应传感器导引；D、分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数；E、对步骤C中导航AGV车体的运动方向的反方向选择磁感应传感器导引，分别采用比例调节方式和比例微分调节方式对磁导航AGV车体位置进行调节，获取并比较两种调节方式对应磁导航AGV直行路线收敛情况，确定比例微分调节方式的比例系数与微分系数；F、根据步骤D和E中得到的比例系数与微分系数，采用比例微分调节方式对磁导航AGV车体双向直线位置进行调节，实现磁导航AGV直行路线纠偏。2.如权利要求1所述的基于比例微分调节的磁导航AGV直行路线纠偏方法，其特征在于，所述步骤C获取磁导航AGV车体的初始位置及运动方向，根据导航AGV车体的运动方向选择磁感应传感器导引，具体包括以下分步骤：C1、判断磁导航AGV车体在初始位置时磁感应传感器是否能够扫描到磁条直线轨道；若磁感应传感器能够扫描到磁条直线轨道，则进行下一步；若磁感应传感器不能扫描到磁条直线轨道，则调整磁导航AGV车体位置至能够扫描到磁条直线轨道；C2、判断磁导航AGV车体初始时刻速度是否大于0；若磁导航AGV车体初始时刻速度大于0，则导航AGV车体的运动方向为正向，并选择设置在导航AGV车体前...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雨佳，凌丹，万虎，郭振昊，邰圣辉，秦磊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51