基于滑模控制器的输送车寻迹方法技术

本发明专利技术公开了一种基于滑模控制器的输送车寻迹方法，使用滑模控制器控制输送车的运行轨迹以使运行轨迹贴合磁道路径，包括：(1)使用检测单元采集获得所述输送车的中心位置到磁道的距离误差ed和输送车相对于磁道路径的偏离角度eθ；(2)依据所述距离误差ed的大小调整所述滑模控制器中对应的离散滑模趋近律的ε参数的大小，使得ε参数随着所述距离误差的降低而缩小，ε参数为离散滑模趋近律中控制逼近速率的参数；(3)依据确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ和离散滑模趋近律计算并调整输送车左轮和右轮的速度，从而调整输送车运行路径。本发明专利技术动态调整ε参数，使得AGV能够快速进入稳定跟踪状态，且系统稳定后，抖振小甚至消除抖振。

【技术实现步骤摘要】
基于滑模控制器的输送车寻迹方法
本专利技术涉及一种输送车寻迹方法，尤其涉及一种使用滑模控制器进行输送车寻迹的方法。
技术介绍
输送车(AGV，自动导引车)由于其无人操纵，柔性化和智能运输特性被广泛的运用于仓储物流，自动化制造等工业生产中，而AGV的轨迹控制是整个AGV行为的核心，目前的AGV轨迹控制主要采用以下3种方法：其一基于反馈线性化方法，但是由于AGV运动模型的非线性和周围环境的复杂多变，导致其误差较大，鲁棒性不强；基于自适应PID控制器的方法，虽然能够保证一定的鲁棒性但是对不确定系统的适应性有限；基于滑模变结构控制的方法，传统的滑模变结构控制在系统中会产生较大抖振，使得跟踪效果并不理想。故急需一种可解决上述问题的输送车控制方法以控制输送车的运行轨迹。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于滑模控制器的输送车寻迹方法，在传统的滑模变结构控制器基础上，对离散滑模趋近律的参数ε进行动态调整，来达到尽可能的在寻迹的开始快速逼近滑模面，当接近稳定时减少抖振逼近等效控制，从而压缩滑模控制的抖振甚至消除抖振，使得跟踪效果并不理想。为了实现上有目的，本专利技术公开了一种基于滑模控制器的输送车寻迹方法，使用滑模控制器控制输送车的运行轨迹，使得所述输送车的运行轨迹贴合磁道路径，包括以下步骤：(1)使用检测单元采集获得所述输送车的中心位置到所述磁道的距离误差ed和输送车相对于所述磁道路径的偏离角度eθ；(2)依据所述距离误差ed的大小调整所述滑模控制器中对应的离散滑模趋近律的ε参数的大小，使得ε参数随着所述距离误差的降低而缩小，ε参数为离散滑模趋近律中控制逼近速率的参数；(3)依据确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ和离散滑模趋近律计算并调整所述输送车左轮和右轮的速度，从而以调整所述输送车的运行路径。对离散滑模趋近律中的ε参数讨论可以发现当ε参数很大时，滑模控制中系统趋近滑模面的速率变大，也就是说系统会更快的收敛到滑模面，响应速度快，如果ε参数过大的话，虽然可以让其快速逼近滑模面，但是容易引起极大的抖振，当ε参数较小的时候系统逼近滑模面的速率变小，而当ε参数极小时，滑模控制也逐渐逼近等效控制。为此，本专利技术动态改变ε参数，使其当输送车的距离误差很大时，让其快速逼近滑模面以更快的速率缩小距离误差，从而使得输送车能够快速进入稳定跟踪状态。当系统稳定后，让其接近等效控制来进行轨迹跟踪，压缩滑模控制的抖振甚至消除抖振。较佳地，所述步骤(2)具体为：依据预设或者已有的ε参数的策略模型，计算所述距离误差ed对应的ε参数大小，ε参数的策略为滑模控制器每一次动作对应的ε参数或者参数变化的映射，ε参数的策略模型为ε参数的策略集合。该方案使得本专利技术系统响应迅速，物理实现简单。更佳地，所述基于滑模控制器的输送车寻迹方法还包括确定所述策略模型的方法，包括以下步骤：将输送车离线运行若干回，利用马尔科夫决策过程计算策略π并求解最优策略以获取策略模型。该方案使得本专利技术在不同的复杂的地表环境下，能够快速进入稳定跟踪状态，稳定状态下跟踪效果良好，跟踪抖振很小，具有较强的适应性和鲁棒性。具体地，确定所述策略模型的方法具体步骤包括：将所述距离误差马尔科夫过程化，依据预设好的规律建立每一个动作对应的ε参数，使得每一次动作时所述ε参数依据预设规律递减；使用所述检测单元检测距离误差ed，获取每一次动作ε参数与距离误差ed之间的映射，将输送车离线运行若干回，依据策略迭代计算最优策略以获取策略模型。更具体地，利用马尔科夫决策过程获取策略π的具体步骤包括：(11)使用检测单元检测所述输送车的中心位置到所述磁道的距离误差，将磁检测单元的检测最大偏差edmax数值分成M个等级，从而对应建立所述距离误差的状态集合S＝edi，i＝1、2…M，其中edi为量化过的误差，从而将距离误差ed马尔科夫过程化；(12)建立行动集合A，使用ε参数的变化程度代表一次行动a，将每一次行动a或者ε参数依据预设规律设置为不同速度的递减，使得ε参数随着距离误差的减小而减小；(13)获取状态集合S到行动集合A的映射。更具体地，依据策略迭代计算最优策略的方法具体步骤包括：(A)计算每一次行动a对应的回报值R；(B)依据最大化回报期望最优原则，求取最优回报值对应的策略以获得最优策略。更具体地，所述步骤(A)具体包括：设计回报函数R＝C/(Δedi+l)，其中C、l为常数，Δedi为每一次行动距离误差的变化程度，依据回报函数计算每一次行动对应的回报值R。更具体地，所述步骤(B)具体包括：确定最优回报准则为折扣因子，K＝M，E为常数，依据最优回报准则求取最优回报值对应的策略。更具体地，所述步骤(B)之后还包括求取状态转移概率的步骤：当状态Si时若采取行动ak从状态Si到状态Sj，则这个转移的概率为状态转移概率(Psa)ijk，使得每一个行动都一个状态转移概率矩阵[Pak]对应。更具体地，依据策略迭代计算最优策略获取策略模型的具体步骤包括：定义一值函数Vπ:S→R采用策略π时，在状态s的期望回报：sk为采样时刻的状态，k＝0为初始状态s，γ为输送车减速机构传动比，以递归形式表示为：进行从值函数Vπ(s)到策略π的过程,定义行动值函数Qπ:S·A→R，为在状态s采用行动a，其他状态采用策略π的期望回报：策略函数由最大化行动值函数获得：重复以上步骤从而通过不断迭代来获取一个最优策略，从而获取策略模型。较佳地，所述检测单元包括磁传感器和电位计，所述步骤(1)中采用磁传感器采集获得所述距离误差，使用电位计采集获得所述偏离角度eθ。当然，检测单元还可以采用其他的检测器件进行数据采集。较佳地，所述步骤(3)具体为：依据确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ和离散滑模趋近律计算所述输送车左轮和右轮的控制速度，依据所述控制速度计算所述输送车左轮驱动电机和右轮驱动电机的控制压差，依据所述控制压差对应调节所述左轮、右轮的电压从而控制所述输送车左轮和右轮的速度，以调整所述输送车的运行路径。附图说明图1是本专利技术第一实施例中所述输送车寻迹方法的流程图。图2是本专利技术第二实施例中所述输送车寻迹方法的流程图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。本专利技术公开了一种基于滑模控制器的输送车寻迹方法，使用滑模控制器控制输送车的运行轨迹，使得所述输送车的运行轨迹贴合磁道路径。参考图1，所述输送车寻迹方法包括以下步骤：(1)使用检测单元采集获得所述输送车的中心位置到所述磁道的距离误差ed和输送车相对于所述磁道路径的偏离角度eθ；(2)依据所述距离误差ed的大小调整所述滑模控制器中对应的离散滑模趋近律的ε参数的大小，使得ε参数随着所述距离误差的降低而缩小，ε参数为离散滑模趋近律中控制逼近速率的参数；(3)依据确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ和离散滑模趋近律计算并调整所述输送车左轮和右轮的速度，从而以调整所述输送车的运行路径，即将确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ代入离散滑模趋近律中计算输送车左轮和右轮的速度。本专利技术动态改变ε参数，使其当输送车的距离误差很大时，让其快速逼近滑模面以更快的速率缩小距离误差，从而使得输送车能够快速进入稳定跟踪状态。当系统稳定后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滑模控制器的输送车寻迹方法，使用滑模控制器控制输送车的运行轨迹，使得所述输送车的运行轨迹贴合磁道路径，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用检测单元采集获得所述输送车的中心位置到所述磁道的距离误差ed和输送车相对于所述磁道路径的偏离角度eθ；(2)依据所述距离误差ed的大小调整所述滑模控制器中对应的离散滑模趋近律的ε参数的大小，使得ε参数随着所述距离误差的降低而缩小，ε参数为离散滑模趋近律中控制控制逼近速率的参数；(3)依据确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ和离散滑模趋近律计算并调整所述输送车左轮和右轮的速度，从而以调整所述输送车的运行路径。

【技术特征摘要】
1.一种基于滑模控制器的输送车寻迹方法，使用滑模控制器控制输送车的运行轨迹，使得所述输送车的运行轨迹贴合磁道路径，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用检测单元采集获得所述输送车的中心位置到所述磁道的距离误差ed和输送车相对于所述磁道路径的偏离角度eθ；(2)依据所述距离误差ed的大小调整所述滑模控制器中对应的离散滑模趋近律的ε参数的大小，使得ε参数随着所述距离误差的降低而缩小，ε参数为离散滑模趋近律中控制控制逼近速率的参数；(3)依据确定好的ε参数、距离误差ed、偏离角度eθ和离散滑模趋近律计算并调整所述输送车左轮和右轮的速度，从而以调整所述输送车的运行路径。2.如权利要求1所述的基于滑模控制器的输送车寻迹方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：依据预设或者已有的ε参数的策略模型，计算所述距离误差ed对应的ε参数大小，ε参数的策略为滑模控制器每一次动作对应的ε参数或者参数变化的映射，ε参数的策略模型为ε参数的策略集合。3.如权利要求2所述的基于滑模控制器的输送车寻迹方法，其特征在于，还包括确定所述策略模型的方法，包括以下步骤：将输送车离线运行若干回，利用马尔科夫决策过程计算策略π并求解最优策略以获取策略模型。4.如权利要求2或3所述的基于滑模控制器的输送车寻迹方法，其特征在于，确定所述策略模型的方法具体步骤包括：将所述距离误差马尔科夫过程化，依据预设好的规律建立每一个动作对应的ε参数，使得每一次动作时所述ε参数依据预设规律递减，使用所述检测单元检测距离误差ed，获取每一次动作ε参数与距离误差ed之间的映射，将输送车离线运行若干回，依据策略迭代计算最优策略以获取策略模型。5.如权利要求3所述的基于滑模控制器的输送车寻迹方法，其特征在于，利用马尔科夫决策过程计算策略π的具体步骤包括：(11)使用检测单元检测所述输送车的中心位置到所述磁道的距离误差，将磁检测单元的检测最大偏差edmax数值分成M个等级，从而对应建立所述距离误差的状态集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华珠，陈雪芳，王善进，罗欣，刘学良，吴泰峰，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44