CN111580513A - 一种重载agv纠偏控制方法 - Google Patents

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彭树生
缪攀阳
吴礼
毕业昆
刘钧
张靖桢
黄锐
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
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Abstract

本发明公开了一种重载AGV纠偏控制方法，包括获取重载AGV车体当前需纠偏量并设定已纠偏量初始值为0；根据需纠偏离量与已纠偏量获得需纠偏差值；PID调节器根据需纠偏差值E(k)获得车轮相对车体的偏转角增量；通过偏转角增量调整重载AGV的车轮偏转角，并保持偏转角不变；获取重载AGV车体当前需纠偏量，判断需纠偏量是否为0，若为0，完成纠偏，否则更新已纠偏量，继续纠偏。本发明通过角度偏转的限幅能够避免纠偏过程中的震荡，稳定性高。

Description

一种重载AGV纠偏控制方法
技术领域
本发明属于人工智能控制领域，具体为一种重载AGV纠偏控制方法。
背景技术
磁导航纠偏控制常用PID控制方法，PID控制方法技术成熟，应用非常广泛，而且它具有结构简单，参数容易调整，易于实现，控制精度高，鲁棒性好等优点。PID控制方法中PID调节器的作用是将标定值和控制系统的实际输入值作差得到偏差值，然后根据偏差比例、偏差积分和偏差微分通过线性组合构成控制量，输入到被控系统调整输出。然而，当负载车辆自动化运输采用磁导航时，车辆的负载重量会影响到车辆在自动化运输上姿态转换延时的快慢，而此时采用传统重载AGV纠偏控制方法并不能有效的适用于每个场景。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种重载AGV纠偏控制方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种重载AGV纠偏控制方法，具体步骤为：
步骤1：获取重载AGV车体当前需纠偏量并设定已纠偏量初始值为0；
步骤2：根据需纠偏离量与已纠偏量获得需纠偏差值；
步骤3：PID调节器根据需纠偏差值E(k)获得车体偏转角增量；
步骤4：通过偏转角增量调整重载AGV的车轮偏转角，并保持偏转角不变；
步骤5：获取重载AGV车体当前需纠偏量，判断需纠偏量是否为0，若为0，完成纠偏，否则进行下一步；
步骤6：更新已纠偏量，返回步骤2。
优选地，重载AGV车体当前需纠偏量的具体获取方法为：
通过设置在重载AGV上的磁传感器和直线行驶轨道上的磁带获得当前重载AGV车体中心与磁带的偏离距离作为重载AGV车体当前需纠偏量。
优选地，需纠偏差值为需纠偏离量与已纠偏量的差值。
优选地，PID调节器根据需纠偏差值E(k)获得车体偏转角增量的具体方法为：
当需纠偏差值大于-V且小于V时，分别通过PID调节器的比例控制项、积分控制项、微分控制项，获得三个输出值，并将三个输出值相加获得Δθ1(k)；
当需纠偏差值小于-V或者大于V时，分别通过PID调节器的比例控制项、微分控制项，获得两个输出值，并将两个输出值相加获得Δθ1(k)；
对获得的θ1(k)进行限制幅度操作得到Δθ2(k)；
对Δθ2(k)进行取整操作获得车轮的偏转角增量。
优选地，当需纠偏差值大于-V且小于V时，三个输出值分别为：
p1＝Kp[E(k)-E(k-1)]
p2＝KiE(k)
p3＝Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]
式中，Kp、Ki、Kd表分别示PID控制器的比例控制系数，积分控制系数以及微分控制系数；
当需纠偏差值小于-V或者大于V时，两个输出值分别为：
p1＝Kp[E(k)-E(k-1)]
p3＝Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]。
优选地，对获得的θ1(k)进行限制幅度得到Δθ2(k)的具体公式为：
Figure BDA0002474493690000021
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明控制重载AGV的偏移纠正鲁棒性好，能够适应大部分不同重量的重载AGV；2)本发明通过角度偏转的限幅能够避免纠偏过程中的震荡，稳定性高；3)本发明采用了积分分离思想，将重载AGV的纠偏时间限制在2s以内。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为重载AGV纠偏方法流程图。
图2为基于积分分离的PID控制流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种重载AGV纠偏控制方法，控制偏离原先直线行驶轨道的重载AGV回归原先的行驶轨道，具体步骤如下：
步骤1：获取重载AGV车体当前需纠偏量并设定已纠偏量初始值为0。
具体地，通过磁传感器获得重载AGV车体中心与直线行驶轨道的距离，将其作为需纠偏量yd
本发明通过安装在重载AGV上的磁传感器和直线行驶轨道上的磁带获得当前重载AGV车体中心与磁带的偏离距离，将这个值作为需纠偏量yd，同时设置已纠偏量y(k)的初始值为0，将重载AGV的车轮调整到与车体平行，并通过固定重载AGV的车轮转速来保持重载AGV车速不变。
步骤2：根据需纠偏离量yd与已纠偏量y(k)获得需纠偏差值E(k)，具体为：将步骤1获得的需纠偏量yd与已纠偏量y(k)作差获得需纠偏差值E(k)，具体公式为：
E(k)＝yd-y(k) (2.1)
步骤3：将需纠偏差值E(k)输入改进的PID调节器获得车体偏转角增量Δθ(k)；
如图2所示，改进的PID调节器根据需纠偏差值获得车体偏转角增量的具体流程如下：先对E(k)进行阈值判断，在某些实施例中，阈值设为V＝30：
情况1：当E(k)大于-V且小于V时，分别通过PID调节器的比例控制项、积分控制项、微分控制项，获得三个输出值p1、p2、p3，三者相加获得Δθ1(k)。具体公式如下：
p1＝Kp[E(k)-E(k-1)] (2.2)
p2＝KiE(k) (2.3)
p3＝Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)] (2.4)
Δθ1(k)＝p1+p2+p3 (2.5)
式中，Kp、Ki、Kd表示PID控制器的比例控制系数，积分控制系数以及微分控制系数，可通过多次实验取最佳值。
情况2：当E(k)小于-V或者大于V时，分别通过PID调节器的比例控制项、微分控制项，获得两个输出值p1、p3，两者者相加获得Δθ1(k)。具体公式如下：
p1＝Kp[E(k)-E(k-1)] (2.6)
p3＝Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)] (2.7)
Δθ1(k)＝p1+p3 (2.8)
对获得的θ1(k)进行限制幅度操作得到Δθ2(k)，具体如下所示：
Figure BDA0002474493690000041
对Δθ2(k)进行取整操作获得车轮的偏转角增量Δθ(k)，当Δθ2(k)≥0时，对Δθ2(k)进行向下取整操作，当Δθ2(k)≤0时，对Δθ2(k)进行向上取整操作。
步骤4：通过偏转角增量Δθ(k)调整重载AGV的车轮偏转角，具体为：重载AGV将步骤3获得的偏转角增量θ(k)作为车轮相对车体的偏转角增量进行四个车轮的角度调整，调整后保持四个车轮的偏转角不变。
步骤5：通过磁传感器获得车体中心与直线行驶轨道当前的偏离量y，并作偏离量y的非零判断：通过重载AGV车体上的磁传感器获得车体中心与直线行驶轨道当前的偏离距离y，对偏离距离y进行判断，当y＝0时，则重载AGV的纠偏完成，否则继续步骤6。
步骤6：根据需纠偏量yd与当前的偏离量y更新已纠偏量y(k)，具体为：
将步骤5中获得的偏离距离y与步骤1中获得的需纠偏量yd作差来更新已纠偏量y(k)的值，具体公式入下：
y(k)＝yd-y (2.10)
返回步骤1，直至当前的偏离量y的值为0，实现重载AGV纠偏。
本发明在纠偏起始0.25秒内，获得较大的车轮偏转角增量并逐渐减小，重载AGV快速接近直线行驶轨道，0.25后，该方法输出的偏转角增量减小至负值，车轮回调。在2秒时，车轮与车体平行，并且车体与直线行驶轨道的偏离量为0，实现重载AGV纠偏。

Claims (6)

1.一种重载AGV纠偏控制方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1：获取重载AGV车体当前需纠偏量并设定已纠偏量初始值为0；
步骤2：根据需纠偏离量与已纠偏量获得需纠偏差值；
步骤3：PID调节器根据需纠偏差值E(k)获得车体偏转角增量；
步骤4：通过偏转角增量调整重载AGV的车轮偏转角，并保持偏转角不变；
步骤5：获取重载AGV车体当前需纠偏量，判断需纠偏量是否为0，若为0，完成纠偏，否则进行下一步；
步骤6：更新已纠偏量，返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的重载AGV纠偏控制方法，其特征在于，重载AGV车体当前需纠偏量的具体获取方法为：
通过设置在重载AGV上的磁传感器和直线行驶轨道上的磁带获得当前重载AGV车体中心与磁带的偏离距离作为重载AGV车体当前需纠偏量。
3.根据权利要求1所述的重载AGV纠偏控制方法，其特征在于，需纠偏差值为需纠偏离量与已纠偏量的差值。
4.根据权利要求1所述的重载AGV纠偏控制方法，其特征在于，PID调节器根据需纠偏差值E(k)获得车体偏转角增量的具体方法为：
当需纠偏差值大于-V且小于V时，分别通过PID调节器的比例控制项、积分控制项、微分控制项，获得三个输出值，并将三个输出值相加获得Δθ1(k)；
当需纠偏差值小于-V或者大于V时，分别通过PID调节器的比例控制项、微分控制项，获得两个输出值，并将两个输出值相加获得Δθ1(k)；
对获得的θ1(k)进行限制幅度操作得到Δθ2(k)；
对Δθ2(k)进行取整操作获得车轮的偏转角增量。
5.根据权利要求4所述的重载AGV纠偏控制方法，其特征在于，当需纠偏差值大于-V且小于V时，三个输出值分别为：
p1＝Kp[E(k)-E(k-1)]
p2＝KiE(k)
p3＝Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]
式中，Kp、Ki、Kd表分别示PID控制器的比例控制系数，积分控制系数以及微分控制系数；
当需纠偏差值小于-V或者大于V时，两个输出值分别为：
p1＝Kp[E(k)-E(k-1)]
p3＝Kd[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]。
6.根据权利要求4所述的重载AGV纠偏控制方法，其特征在于，对获得的θ1(k)进行限制幅度得到Δθ2(k)的具体公式为：
Figure FDA0002474493680000021
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