CN113156937A - 一种应用于双舵轮磁导航控制算法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及AGV技术领域，尤其涉及一种应用于双舵轮磁导航控制算法应用于AGV重载，AGV重载的路径规划使用磁条导航；通过在物流通道上贴上磁条，磁导航AGV将沿着磁条寻轨运行；当磁传感器中心位置偏离磁条时，通过PID运算，控制两舵轮的转向，让AGV沿着磁条寻轨运行，在本次的发明中，路径规划使用的是磁条；在需要的物流通道上贴上磁条，磁导航AGV将沿着磁条寻轨运行，当磁传感器中心位置偏离磁条时，将通过PID运算，控制两舵轮的转向，最终让AGV沿着磁条寻轨运行，增大了负载设计，也将在控制上简化控制流程。

Description

一种应用于双舵轮磁导航控制算法
技术领域
本发明涉及AGV技术领域，尤其涉及一种应用于双舵轮磁导航控制算法。
背景技术
磁导航AGV的出现大大减少了搬运劳动力；在传统的搬运机器人中，轻载占有大部分市场，但随着市场的发展、应用的普及，重载也将慢慢走上舞台；在重载的应用中，双轮差速、单舵轮磁导航AGV将无法带动重型负载；在控制系统中，舵轮控制的稳定性在应用中得到了大家的高度认可，因此在重载的AGV设计中，大多数使用的是舵轮。
本次发明使用两个舵轮，在安装中选择了车体中轴线安装，这种安装方式了在一定程度上增大了负载设计，也将在控制上简化控制流程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种应用于双舵轮磁导航控制算法，本发明。
本发明另提供了一种应用于双舵轮磁导航控制算法；本算法应用于AGV重载，AGV重载的路径规划使用磁条导航；通过在物流通道上贴上磁条，磁导航 AGV将沿着磁条寻轨运行；
当磁传感器中心位置偏离磁条时，通过PID运算，控制两舵轮的转向，让 AGV沿着磁条寻轨运行。
进一步，当AGV重载向心行运动时，两舵轮的行走速度矢量完全一样，角度大小值一致但方向相反，控制两舵轮角度值的正负即可控制舵轮的运行。磁导航与路径磁条的理论偏差：0；磁导航与路径磁条的距离偏差：Δy；然后通过PID 算法将输出值MVD0控制舵轮的转向，不断调节舵轮的角度值，使小车沿着磁条寻轨运行；给定SVD0:＝0；反馈PVD0:＝Δy；设置PID参数：比例PD0、积分ID0、微分DD0；PID输出限制：上限值HLimD0、下限值LLimD0，其中输出参数：MVD0，舵轮角度：α:＝MVD0、β:＝-MVD0，最后达到舵轮行走速度： V1＝V2。
进一步，AGV舵轮在需要横移情况下，只需让其舵轮的行走速度，改变车体的航向角度不一致即可，通过PID计算得出控制值，分别正作用于一个舵轮、反作用于另一个舵轮，最终通过速度差实现车体航向角改变，让车体沿着磁条寻轨运行。
设定磁导航与路径磁条的理论偏差：0，磁导航与路径磁条的距离偏差：Δx；通过PID算法将输出值MVH0控制舵轮的转向，然后不断调节舵轮的角度值，使小车沿着磁条寻轨运行，在PID算法中，给定SVH0:＝0；反馈PVH0:＝Δx；在PID参数：比例PH0、积分IH0、微分DH0；PID输出限制：上限值HLimH0、下限值LLimH0，输出参数：MVH0；舵轮角度：α:＝π/2、β:＝π/2，舵轮行走速度：V1＝V-MVH0，V2＝V+MVH0。
本发明的一种应用于双舵轮磁导航控制算法，本发明提出控制双舵轮协调工作，实现重载搬运；在系统控制中，由于控制系统是全向运动，在运动过程中，每个舵轮的行走速度及转向角度将会发生变化并且速度与角度值随着曲线运行将会出现控制数值不同。本次发明将用物理数学方程式建模，得出控制过程中的理论值，控制值发送给执行机构，执行机构实现自身的闭环控制模式，实现快速响应，最终达到双舵轮协调控制目的，在此过程中，执行机构需要快速响应，需快、准、稳，以便减少系统的拉扯。
在本次的发明中，路径规划使用的是磁条；在需要的物流通道上贴上磁条，磁导航AGV将沿着磁条寻轨运行，当磁传感器中心位置偏离磁条时，将通过PID 运算，控制两舵轮的转向，最终让AGV沿着磁条寻轨运行，增大了负载设计，也将在控制上简化控制流程。
附图说明
图1是本发明的向心运动模型图；
图2是本发明的向心运动磁导航示意图；
图3是本发明的横向运动模型图；
图4是本发明的横向运动磁导航示意图；
图5是本发明的磁导航总体控制示意图；
图6是本发明的PID比例值计算示意图；
图7是本发明的磁导航的计算示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，显然，所描述的实施例仅仅只是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本实施例中，如图1所示，本发明提出的本算法应用于AGV重载，AGV重载的路径规划使用磁条导航；通过在物流通道上贴上磁条，磁导航AGV将沿着磁条寻轨运行；
当磁传感器中心位置偏离磁条时，通过PID运算，控制两舵轮的转向，让 AGV沿着磁条寻轨运行。
本实施例中，当AGV重载向心行运动时，两舵轮的行走速度矢量完全一样，角度大小值一致但方向相反，控制两舵轮角度值的正负即可控制舵轮的运行。磁导航与路径磁条的理论偏差：0；磁导航与路径磁条的距离偏差：Δy；然后通过 PID算法将输出值MVD0控制舵轮的转向，不断调节舵轮的角度值，使小车沿着磁条寻轨运行；给定SVD0:＝0；反馈PVD0:＝Δy；设置PID参数：比例PD0、积分ID0、微分DD0；PID输出限制：上限值HLimD0、下限值LLimD0，其中输出参数：MVD0，舵轮角度：α:＝MVD0、β:＝-MVD0，最后达到舵轮行走速度：V1＝V2。舵轮运行轨迹如图1-图2所示，其中：
1.
Figure RE-GDA0003101969410000041
2.
Figure RE-GDA0003101969410000042
3.
Figure RE-GDA0003101969410000043
4.R1＝R2
5.
Figure RE-GDA0003101969410000044
6.
Figure RE-GDA0003101969410000045
根据2、3、4
7.ν1＝ν2
根据4、5、6
8.α＝(-β)通过控制前后舵轮角度值，前后角度方向相反，可以使用小车沿着磁条寻轨运行；在控制的过程中，PID的参数至关重要，在参数中调节中需按照PID调试准则，必须找到最佳参数，通过多次调节参数值，多次验证。行走速度越大，PID比例值将变小，如图6所示。
本实施例中，AGV舵轮在需要横移情况下，如图3-5所示，只需让其舵轮的行走速度，改变车体的航向角度不一致即可，通过PID计算得出控制值，分别正作用于一个舵轮、反作用于另一个舵轮，最终通过速度差实现车体航向角改变，让车体沿着磁条寻轨运行。
设定磁导航与路径磁条的理论偏差：0，磁导航与路径磁条的距离偏差：Δx；通过PID算法将输出值MVH0控制舵轮的转向，然后不断调节舵轮的角度值，使小车沿着磁条寻轨运行，在PID算法中，给定SVH0：＝0；反馈PVH0：＝Δx；在PID 参数：比例PH0、积分IH0、微分DH0；PID输出限制：上限值HLimH0、下限值 LLimH0，输出参数：MVH0；舵轮角度：α：＝π/2、β：＝π/2，舵轮行走速度： V1＝V-MVH0，V2＝V+MVH0。如图7所示：
1.
Figure RE-GDA0003101969410000051
2.
Figure RE-GDA0003101969410000052
3.
Figure RE-GDA0003101969410000053
4.
Figure RE-GDA0003101969410000054
根据2、3、4得
5.
Figure RE-GDA0003101969410000055
6.根据以上公式可以得出在横移情况下：
若想改变车体的航向角度，只需让其舵轮的行走速度不一致即可
从上述运动过程分析中，在横移的运行模型中，通过对双舵轮的速度进行调节，可改变车体航向角，从而实现改变车体上磁导航距离磁条的位置。在控制过程中，通过PID计算得出控制值，分别正作用于一个舵轮、反作用于另一个舵轮，最终通过速度差实现车体航向角改变，让车体沿着磁条寻轨运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种应用于双舵轮磁导航控制算法，本算法应用于AGV重载，AGV重载的路径规划使用磁条导航；通过在物流通道上贴上磁条，磁导航AGV将沿着磁条寻轨运行；
当磁传感器中心位置偏离磁条时，通过PID运算，控制两舵轮的转向，让AGV沿着磁条寻轨运行。
2.根据权利要求1所述的一种应用于双舵轮磁导航控制算法，其特征在于：当AGV重载向心行运动时，两舵轮的行走速度矢量完全一样，角度大小值一致但方向相反，控制两舵轮角度值的正负即可控制舵轮的运行。
3.根据权利要求1所述的一种应用于双舵轮磁导航控制算法，其特征在于：AGV舵轮在需要横移情况下，只需让其舵轮的行走速度，改变车体的航向角度不一致即可，通过PID计算得出控制值，分别正作用于一个舵轮、反作用于另一个舵轮，最终通过速度差实现车体航向角改变，让车体沿着磁条寻轨运行。
4.根据权利要求2所述的一种应用于双舵轮磁导航控制算法，其特征在于：
磁导航与路径磁条的理论偏差：0；磁导航与路径磁条的距离偏差：Δy；然后通过PID算法将输出值MVD0控制舵轮的转向，不断调节舵轮的角度值，使小车沿着磁条寻轨运行；给定SVD0:＝0；反馈PVD0:＝Δy；设置PID参数：比例PD0、积分ID0、微分DD0；PID输出限制：上限值HLimD0、下限值LLimD0，其中输出参数：MVD0，舵轮角度：α:＝MVD0、β:＝-MVD0，最后达到舵轮行走速度V1＝V2。
5.根据权利要求3所述的一种应用于双舵轮磁导航控制算法，其特征在于：
设定磁导航与路径磁条的理论偏差：0，磁导航与路径磁条的距离偏差：Δx；通过PID算法将输出值MVH0控制舵轮的转向，然后不断调节舵轮的角度值，使小车沿着磁条寻轨运行，在PID算法中，给定SVH0:＝0；反馈PVH0:＝Δx；在PID参数：比例PH0、积分IH0、微分DH0；PID输出限制：上限值HLimH0、下限值LLimH0，输出参数：MVH0；舵轮角度：α:＝π/2、β:＝π/2，舵轮行走速度：V1＝V-MVH0，V2＝V+MVH0。
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