CN110304587B - 一种舵柄的模式切换控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种舵柄的模式切换控制方法，用于控制舵柄从手动模式自动切换至自动模式，包括如下步骤：1)初始化操作，设定控制电压，其初始值为舵柄当前位置电压；2)获取舵柄当前位置角度，根据当前位置角度和目标位置角度计算设定PID算法的参数_P、参数_I和参数_D；3)根据控制电压、目标位置电压结合PID控制算法输出当前控制电压至转向控制器，判断当前控制电压与目标位置电压是否一致，若否，则回到步骤2)，若是，则完成模式切换。本发明通过循环输出不同的当前控制电压，逐渐接近目标位置电压，使得电机在正常转向范围内工作，能避免电压瞬间突变造成的电机失效，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及叉车领域，特别是一种舵柄的模式切换控制方法。
背景技术
目前多数的AGV车都会保留两种控制模式，即AGV模式和手动控制模式，在模式切换时，需将AGV转向角度设定为0度，同时将舵柄转至中位才能进行模式切换。
假设当前舵柄处在非0度位置(处在左转45度，电压为7.1V),当手动模式切换到自动模式，舵轮需要返回到中位(5.2V),这种情况下电压发生跳变(7.1V->5.2V)电压跳变如下图3所示,因为电机具有保护设定，例如只允许10ms内最多转动3度，则转向控制器会出现死机现象，叉车无法工作。
因此，在模式切换时，需要人为将舵柄转到中位，同时AGV模式下的转向角度设置为0度，在实际操作中AGV管理人员需到仓库将叉车舵柄转至中位后在回到控制台进行模式切换，这并不是一种智能高效的操作方式。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种舵柄的模式切换控制方法，在模式切换时无需对两种模式的转向角度和舵柄位置进行处理就可以直接进行模式切换，且不会造成AGV死机的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种舵柄的模式切换控制方法，用于控制舵柄从手动模式自动切换至自动模式，其特征在于，包括如下步骤：
1)初始化操作，设定控制电压，其初始值为舵柄当前位置电压；
2)获取舵柄当前位置角度，根据当前位置角度和目标位置角度计算设定PID算法的参数_P、参数_I和参数_D；
3)根据控制电压、目标位置电压结合PID控制算法输出当前控制电压至转向控制器，判断当前控制电压与目标位置电压是否一致，若否，则回到步骤2)，若是，则完成模式切换。
所述初始化操作中，设定静态误差，其初始值为零；在步骤2)中，先根据目标位置角度、当前位置角度计算当前静态误差，再根据当前静态误差计算所述参数_P、所述参数_I和所述参数_D。
所述初始化操作中，还设定过滤后的角度和最大角度偏移量，过滤后的角度初始值为零，该最大角度偏移量为常量；在步骤2)中，令当前过滤后的角度为过滤后的角度-最大角度偏移量、目标位置角度和过滤后的角度+最大角度偏移量三个数值的中间值；所述当前静态误差＝0-(当前过滤后的角度-当前位置角度)。
所述参数_P＝当前静态误差*99/1000，参数_P为-60、参数_P、60三个数值的中间值。
所述参数_D＝(当前静态误差-静态误差)*24/10000，参数_D为-120、参数_D、120三个数值的中间值。
所述初始化操作中，还设定有参数_I调整量，且令参数_I的初始值为零，在步骤2)中，参数_I调整量＝((当前静态误差/10)*700/1000)，根据参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的大小及参数_I调整量的大小，确定当前参数_I。
若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＞88且参数_I调整量＜0，或者参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＜-88且参数_I调整量＞0，则当前参数_I＝参数_I+参数_I调整量。
若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＞88且参数_I调整量＞0，或者参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＜﹣88且参数_I调整量＜0，则当前参数_I保持不变。
若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的值在-88～88之间，则当前参数_I＝参数_I+参数_I调整量。
所述初始化操作中设定下限电压和上限电压，该下限电压和上限电压为常量，所述步骤3)中，将下限电压、目标位置电压+参数_P+当前参数_I+参数_D和上限电压三个数值的中间值作为过渡电压；所述当前控制电压为控制电压-29、过渡电压和控制电压+29三个数值的中间值，再将下限电压、当前控制电压和上限电压三个数值的中间值作为当前控制电压。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的方法，通过记忆两个模模式对应的当前位置角度和目标位置角度确定PID算法的相关参数，结合PID算法循环输出不同的当前控制电压，使得转向控制器的电压值平稳的进行变化，逐渐接近目标位置电压，确保电机在正常转向范围内工作，能避免电压瞬间突变造成的电机失效，保护行驶和转向电机，延长电机使用寿命。
2、本发明的方法，在模式切换时无需对两种模式的转向角度和舵柄位置进行处理就可以直接进行模式切换，且不会造成AGV死机的问题，减少了在模式切换时人为的工作，提高了效率。
3、本发明的方法，其在确定PID算法的相关参数时，通过设置参数_I调整量，并根据参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的大小及参数_I调整量的大小，确定当前参数_I，能够防止其累计量过大，导致动态调整时间过长。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明参数_I的计算流程；
图3为现有的电压突变示意图；
图4为采用本发明方法后的输出电压变化示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1，一种舵柄的模式切换控制方法，用于控制舵柄从手动模式自动切换至自动模式，包括如下步骤：
1)初始化操作，包括如下参数设定：
控制电压，其初始值为舵柄当前位置电压，即转向控制器的当前电压，例
如(当前位置角度为左转45°，电压7.1V，电压的AD值为2206)；
静态误差，其初始值为零。
过滤后的角度，初始值为零。
最大角度偏移量，该最大角度偏移量为常量，其为预设值，例如320。
参数_P,初始值为零。
参数_I调整量，初始值为零。
参数_I,初始值为零。
参数_D,初始值为零。
下限电压和上限电压，该下限电压和上限电压为常量，其为预设值，其取决于电机的转向范围(例如转向角度-90°至+90°，其AD值分别为342和2593，即分别为下限电压和上限电压)。
2)通过控制器反馈获取舵柄当前位置角度，根据当前位置角度和目标位置角度计算设定PID算法的参数_P、参数_I和参数_D。例如目标位置角度为0°。
该步骤中包括计算当前过滤后的角度、计算当前静态误差，最后计算参数_P、参数_I和参数_D。
令当前过滤后的角度为过滤后的角度-最大角度偏移量、目标位置角度和过滤后的角度+最大角度偏移量三个数值的中间值，该步骤第一次运行时，该过滤后的角度为初始值；第二次运行时，为第一次的过滤后的角度，以此类推。例如：第一次运行时，过滤后的角度＝(-320,0,320)，三个数中的中间值为0。
令当前静态误差＝0-(当前过滤后的角度-当前位置角度)，该当前位置角度为舵柄实际角度的反馈值，例如舵柄处于左转45度，通过转向控制器获知其实际反馈角度为-45.38°，当前静态误差＝0-(0-(-4538))＝-4538。
而后，参数_P＝当前静态误差*99/1000，参数_P为-60、参数_P、60三个数值的中间值。例如：参数_P＝-4538*99/1000＝-449，参数_P＝(-60,-449,60)中间值＝-60。此处的60、-60为参数_P的上限值和下限值。
参数_D＝(当前静态误差-静态误差)*24/10000，参数_D为-120、参数_D、120三个数值的中间值。该步骤第一次运行时，该静态误差为初始值；第二次运行时，该静态误差为第一次运行时当前静态误差，以此类推。例如：第一次运行时，参数_D＝(-4538-0)*24/10000，参数_D为(-120,-10,120)中间值＝-10。
参数_I调整量＝((当前静态误差/10)*700/1000)，例如：参数_I调整量＝((-4538/10)*700/1000)＝-31，根据参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的大小及参数_I调整量的大小，确定当前参数_I。参见图2，包括如下情况：
若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＞88且参数_I调整量＜0，或者参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＜﹣88且参数_I调整量＞0，则当前参数_I＝参数_I+参数_I调整量。
若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＞88且参数_I调整量＞0，或者参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＜-88且参数_I调整量＜0，则当前参数_I保持不变，即等于参数_I。
若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的值在-88～88之间，则当前参数_I＝参数_I+参数_I调整量。
参数_I计算过程中，该步骤第一次运行时，参数_I为初始值；第二次运行时，该参数_I为第一次运行时当前参数_I，以此类推。例如：第一次运行时，参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＝-60+0+-31+-10＝-101，则当前参数_I＝0。
采用这种方式计算当前参数_I，能够防止其累计量过大，导致动态调整时间过长。
3)转向控制器根据控制电压、目标位置电压结合PID控制算法输出当前控制电压。具体如下：
将下限电压、目标位置电压+参数_P+当前参数_I+参数_D和上限电压三个数值的中间值作为过渡电压；当前控制电压为控制电压-29、过渡电压值和控制电压+29三个数值的中间值，再将下限电压、当前控制电压和上限电压三个数值的中间值作为当前控制电压，该当前控制电压送至转向控制器，使其控制电机动作。
其中目标位置电压是通过目标位置角度结合线性插值法得到，例如：假设目标位置角度为0°，角度范围为-90°和+90°，其电压即为-90度的电压AD值(342)及+90(2593)度的电压AD值,通过线性插值计算出0度AD值为1433。
当前控制电压计算例如：过渡电压为342,(1433+(-60)+0+(-10)),2593)三个数值的中间值1363，当前控制电压为2206-29、1363和2206+29三个数值的中间值2177，再将342、2177和2593三个数值的中间值作2177为当前控制电压输出。
回到步骤2)，直至当前控制电压与目标位置电压一致，即完成切换，结束。具体的，判断当前控制电压是否等于目标位置电压，若否，则回到步骤2)，若是，则结束。
本发明的方法计算过程中，相关角度参数单位需保持一致，例如过滤后的角度、当前过滤后的角度、最大角度偏移量、目标位置角度、当前位置角度等，均为实际值；相关的电压参数单位也需保持一致，例如过渡电压、控制电压、当前控制电压、目标位置电压、当前位置电压、上限电压和下限电压，均为AD值，或者均为实际电压模拟值等。
本发明实际应用中，切换过程如下：当按下自动模式按钮，则记录当前位置角度和电压，目标位置的角度和电压，而后通过本发明方法进行计算循环输出不同的当前控制电压至转向控制器，输出的当前控制电压逐渐接近目标位置电压，使得电机在正常转向范围内转动，直至到达目标位置角度，能避免电压瞬间突变造成的电机失效，参见图4的电压变化过程。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种舵柄的模式切换控制方法，用于控制舵柄从手动模式自动切换至自动模式，其特征在于，包括如下步骤：
1)初始化操作，设定控制电压，其初始值为舵柄当前位置电压；
2)获取舵柄当前位置角度，根据当前位置角度和目标位置角度计算设定PID算法的参数_P、参数_I和参数_D；
3)根据控制电压、目标位置电压结合PID控制算法输出当前控制电压至转向控制器，判断当前控制电压与目标位置电压是否一致，若否，则回到步骤2)，若是，则完成模式切换。
2.如权利要求1所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：所述初始化操作中，设定静态误差，其初始值为零；在步骤2)中，先根据目标位置角度、当前位置角度计算当前静态误差，再根据当前静态误差计算所述参数_P、所述参数_I和所述参数_D。
3.如权利要求2所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：所述初始化操作中，还设定过滤后的角度和最大角度偏移量，过滤后的角度初始值为零，该最大角度偏移量为常量；在步骤2)中，令当前过滤后的角度为过滤后的角度-最大角度偏移量、目标位置角度和过滤后的角度+最大角度偏移量三个数值的中间值；所述当前静态误差＝0-(当前过滤后的角度-当前位置角度)。
4.如权利要求2所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：所述参数_P＝当前静态误差*99/1000，参数_P为-60、参数_P、60三个数值的中间值。
5.如权利要求2所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：所述参数_D＝(当前静态误差-静态误差)*24/10000，参数_D为-120、参数_D、120三个数值的中间值。
6.如权利要求2所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：所述初始化操作中，还设定有参数_I调整量，且令参数_I的初始值为零，在步骤2)中，参数_I调整量＝((当前静态误差/10)*700/1000)，根据参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的大小及参数_I调整量的大小，确定当前参数_I。
7.如权利要求6所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＞88且参数_I调整量＜0，或者参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＜-88且参数_I调整量＞0，则当前参数_I＝参数_I+参数_I调整量。
8.如权利要求6所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＞88且参数_I调整量＞0，或者参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D＜﹣88且参数_I调整量＜0，则当前参数_I保持不变。
9.如权利要求6所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：若参数_P+参数_I+参数_I调整量+参数_D的值在-88～88之间，则当前参数_I＝参数_I+参数_I调整量。
10.如权利要求6所述的一种舵柄的模式切换控制方法，其特征在于：所述初始化操作中设定下限电压和上限电压，该下限电压和上限电压为常量，所述步骤3)中，将下限电压、目标位置电压+参数_P+当前参数_I+参数_D和上限电压三个数值的中间值作为过渡电压；所述当前控制电压为控制电压-29、过渡电压和控制电压+29三个数值的中间值，再将下限电压、当前控制电压和上限电压三个数值的中间值作为当前控制电压。
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