CN113515133B - 一种agv的力控方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种agv的力控方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及AGV控制领域，具体为提供一种AGV的力控方法、装置、电子设备及存储介质。该方法应用于设有两个驱动源的两轮差速AGV，所述方法包括以下步骤：获取AGV的运动参数；根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩；根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩；根据两个所述驱动源的驱动力矩分别控制两个所述驱动源工作，以使两个所述驱动源的输出力矩等于对应的所述驱动力矩；本发明能够有效确保AGV在受到干扰的情况下也能够按照规划路线以目标速度运动至目标位置。

Description

一种AGV的力控方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及AGV控制领域，具体涉及一种AGV的力控方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
针对于设有两个驱动源的两轮差速AGV， AGV按规划的路线行驶，通过设置驱动源的输出参数控制AGV以目标速度行驶至目标位置上，但在实际应用中，AGV在运动过程中难免会受到干扰，例如路面不平坦、AGV受力不平衡和AGV受到外界干扰等，造成AGV行驶的实际速度、实际运动轨迹等运动参数与目标参数有差异，最终导致AGV偏离规划的路线，无法准确无误地行驶至目标位置。
针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种AGV的力控方法、装置、电子设备及存储介质，利用虚拟力和虚拟力矩，能够有效保证AGV运动过程中受外界干扰也能按照规划的路线以目标速度到达目标位置。
第一方面，本发明提供一种AGV的力控方法，应用于设有两个驱动源的两轮差速AGV，该方法步骤包括：
获取AGV的运动参数；所述运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；
根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；
根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算所述AGV所需的控制力和控制力矩；
根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩；
根据两个所述驱动源的驱动力矩分别控制两个所述驱动源工作，以使两个所述驱动源的输出力矩等于对应的所述驱动力矩。
本发明提供的一种AGV的力控方法，通过虚拟力和虚拟力矩计算出AGV两个驱动源的驱动力矩，AGV受到该驱动力矩的作用下能够及时纠正偏离，使AGV在受到干扰的情况下也能够完全按照规划路线行驶，大大提高了AGV的抗干扰性能。
进一步的，所述虚拟力包括虚拟弹簧力和虚拟阻尼力；所述虚拟力矩包括虚拟弹簧力矩和虚拟阻尼力矩；
所述根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩的步骤包括：
根据以下公式计算所述虚拟弹簧力：
Figure 439730DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 929617DEST_PATH_IMAGE002
为所述虚拟弹簧力，
Figure 335322DEST_PATH_IMAGE003
为第一刚度系数，
Figure 88514DEST_PATH_IMAGE004
为目标位置，
Figure 766620DEST_PATH_IMAGE005
为实际位置；
根据以下公式计算所述虚拟阻尼力：
Figure 122515DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 772939DEST_PATH_IMAGE007
为所述虚拟阻尼力，
Figure 306820DEST_PATH_IMAGE008
为第一阻尼系数，
Figure 675484DEST_PATH_IMAGE009
为目标直线速度，
Figure 507174DEST_PATH_IMAGE010
为实际直线速度；
根据以下公式计算所述虚拟弹簧力矩：
Figure 136738DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 966154DEST_PATH_IMAGE012
为所述虚拟弹簧力矩，
Figure 618852DEST_PATH_IMAGE013
为第二刚度系数，
Figure 67282DEST_PATH_IMAGE014
为目标转角，
Figure 426720DEST_PATH_IMAGE015
为实际转角；
根据以下公式计算所述虚拟阻尼力矩：
Figure 817250DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，
Figure 894927DEST_PATH_IMAGE017
为所述虚拟阻尼力矩，
Figure 333999DEST_PATH_IMAGE018
为第二阻尼系数，
Figure 688888DEST_PATH_IMAGE019
为目标转速，
Figure 860106DEST_PATH_IMAGE020
为实际转速。
通过实时测量实际值和目标值之间的偏差，并计算出虚拟力和虚拟力矩纠正AGV的行驶路线，确保AGV能够时刻按照规划路线行驶。
进一步的，所述根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算所述AGV所需的控制力和控制力矩的步骤包括：
获取外界干扰力和外界干扰力矩；
根据所述虚拟力和所述外界干扰力计算所述控制力；
根据所述虚拟力矩和所述外界干扰力矩计算所述控制力矩。
计算过程考虑外界的干扰因素，能够进一步确保AGV行驶过程的精准度。
进一步的，所述根据所述虚拟力和所述外界干扰力计算所述控制力的步骤包括：
根据以下公式计算所述控制力：
Figure 549713DEST_PATH_IMAGE021
；
其中，
Figure 261317DEST_PATH_IMAGE022
为所述控制力，
Figure 860926DEST_PATH_IMAGE023
为所述外界干扰力。
结合考虑外界干扰力，以使所计算的控制力结果更加精确，有效减少计算值和实际值之间的误差。
进一步的，所述根据所述虚拟力矩和所述外界干扰力矩计算所述控制力矩的步骤包括：
根据以下公式计算所述控制力矩：
Figure 78412DEST_PATH_IMAGE024
；
其中，
Figure 927419DEST_PATH_IMAGE025
为所述控制力矩，
Figure 645977DEST_PATH_IMAGE026
为所述外界干扰力矩。
进一步的，所述根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩的步骤包括：
根据以下公式计算两个所述驱动源的驱动力矩：
Figure 959146DEST_PATH_IMAGE027
Figure 737746DEST_PATH_IMAGE028
Figure 74050DEST_PATH_IMAGE029
Figure 471664DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 780286DEST_PATH_IMAGE022
为所述控制力，
Figure 588842DEST_PATH_IMAGE025
为所述控制力矩，
Figure 350124DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 472801DEST_PATH_IMAGE032
分别为两个驱动源作用到AGV的力，
Figure 511295DEST_PATH_IMAGE033
等于AGV两轮之间距离的一半,
Figure 631698DEST_PATH_IMAGE034
为AGV两轮的半径，
Figure 270490DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 868962DEST_PATH_IMAGE036
分别为两个所述驱动源的驱动力矩。
第二方面，本发明提供一种AGV的力控装置，用于控制设有两个驱动源的两轮差速AGV，所述AGV的力控装置包括：
获取模块，用于获取AGV的运动参数；所述运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；
第一计算模块，用于根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；
第二计算模块，用于根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算所述AGV所需的控制力和控制力矩；
第三计算模块，用于根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩；
控制模块，用于根据两个所述驱动源的驱动力矩分别控制两个所述驱动源工作，以使两个所述驱动源的输出力矩等于对应的所述驱动力矩。
本发明提供的AGV的力控装置，利用虚拟力和虚拟力矩计算两个驱动源的驱动力矩并应用在两个驱动源上，使AGV在受到干扰的情况下也能够及时纠偏并按照规划路线行驶，大大增强了AGV的抗干扰性能。
进一步的，所述第一计算模块在用于根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩的时候：
根据以下公式计算虚拟弹簧力：
Figure 27542DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 318846DEST_PATH_IMAGE002
为所述虚拟弹簧力，
Figure 851458DEST_PATH_IMAGE003
为第一刚度系数，
Figure 112675DEST_PATH_IMAGE004
为目标位置，
Figure 250395DEST_PATH_IMAGE005
为实际位置；
根据以下公式计算虚拟阻尼力：
Figure 774918DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 607876DEST_PATH_IMAGE007
为所述虚拟阻尼力，
Figure 813729DEST_PATH_IMAGE008
为第一阻尼系数，
Figure 602693DEST_PATH_IMAGE009
为目标直线速度，
Figure 360434DEST_PATH_IMAGE010
为实际直线速度；
根据以下公式计算虚拟弹簧力矩：
Figure 805322DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 701951DEST_PATH_IMAGE012
为所述虚拟弹簧力矩，
Figure 345422DEST_PATH_IMAGE013
为第二刚度系数，
Figure 415009DEST_PATH_IMAGE014
为目标转角，
Figure 206248DEST_PATH_IMAGE015
为实际转角；
根据以下公式计算虚拟阻尼力矩：
Figure 816221DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，
Figure 517460DEST_PATH_IMAGE017
为所述虚拟阻尼力矩，
Figure 367736DEST_PATH_IMAGE018
为第二阻尼系数，
Figure 849533DEST_PATH_IMAGE019
为目标转速，
Figure 935300DEST_PATH_IMAGE020
为实际转速。
通过对比AGV的实际位置和目标位置、实际直线速度和目标直线速度、实际转角和目标转角以及实际转速和目标转速，以使所计算出的虚拟力和虚拟力矩更加精确，能够有效保证AGV纠偏时的精度，使AGV能够准确按照规划路线行驶。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述AGV的力控方法中的步骤。
第四方面，本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如上述AGV的力控方法中的步骤。
本发明的有益效果：在AGV遇到外界干扰时，AGV实际运动状态和目标运动状态出现差异，利用虚拟力和虚拟力矩及时调整以弥补这种差异，并将虚拟力和虚拟力矩映射至驱动源上，从而使AGV遇到干扰时仍然能够按照规划的路线以目标速度到达目标位置，增强了对AGV的控制效果，并大大提高了AGV的抗干扰性能。
附图说明
图1为本申请实施例提供的AGV的力控方法的一种流程图。
图2为本申请实施例中所述的虚拟力控模型的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的AGV的力控装置的第一种结构示意图。
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1，本实施例公开了一种AGV的力控方法，应用于设有两个驱动源的两轮差速AGV，该方法步骤包括：
S1、获取AGV的运动参数；运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；
S2、根据AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；
S3、根据虚拟力和虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩；
S4、根据控制力和控制力矩计算两个驱动源的驱动力矩；
S5、根据两个驱动源的驱动力矩分别控制两个驱动源工作，以使两个驱动源的输出力矩等于对应的驱动力矩。
在实际应用中，当AGV在行驶过程中受到干扰偏离规划路线时，可以通过虚拟力和虚拟力矩计算出驱动源的驱动力矩，及时对AGV进行调控，有效保证AGV能够按照规划路线以设定的目标速度到达目标位置。以AGV直线行驶为例，由于AGV在行驶过程中受到地面沙石的影响，从而导致AGV小车以某一角度θ偏离规划路线，该角度θ可以通过传感器获得，此时，通过该角度θ结合规划路线，利用虚拟力控模型计算出使AGV调整到规划路线上驱动源所需的驱动力矩，驱动源根据数据结果分别调整两轮的力矩，控制两轮差速运动使AGV实现以角度A的转向。
需要说明的是，本实施例中AGV上的两个车轮并不能摆动，其AGV的转向是通过两个驱动源分别控制两个车轮差速运动，从而实现AGV的转向。例如，在不考虑外界干扰的情况下，若两个驱动源的驱动力矩相等，则AGV沿直线行驶；若左侧驱动源的驱动力矩大于右侧驱动源的驱动力矩，则AGV将右转，反之则向左转，其直线速度、转角和转速均与两个驱动源的驱动力矩有关。例如，若两个驱动源的驱动力矩相等时，两个驱动源的驱动力矩越大，则直线速度越高；若两个驱动源的驱动力矩不相等时，且两个驱动源的驱动力矩差值不变时，两个驱动源的驱动力矩越大，则转速越高；若两个驱动源的驱动力矩不相等时，且两个驱动源的驱动力矩差值越大时，则转角越大；若两个驱动源的驱动力矩不相等时，两个驱动源的驱动力矩差值和两个驱动源的驱动力矩越大，则AGV能够实现高速且大转角的转向动作。
在某些实施例中，虚拟力包括虚拟弹簧力和虚拟阻尼力；虚拟力矩包括虚拟弹簧力矩和虚拟阻尼力矩；
根据AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩的步骤包括：
根据以下公式1计算虚拟弹簧力：
Figure 881260DEST_PATH_IMAGE001
（公式1）
其中，
Figure 27070DEST_PATH_IMAGE002
为虚拟弹簧力，
Figure 730584DEST_PATH_IMAGE003
为第一刚度系数，
Figure 495409DEST_PATH_IMAGE004
为目标位置，
Figure 967978DEST_PATH_IMAGE005
为实际位置；
根据以下公式2计算虚拟阻尼力：
Figure 284690DEST_PATH_IMAGE006
（公式2）
其中，
Figure 803396DEST_PATH_IMAGE007
为虚拟阻尼力，
Figure 293283DEST_PATH_IMAGE008
为第一阻尼系数，
Figure 823622DEST_PATH_IMAGE009
为目标直线速度，
Figure 373552DEST_PATH_IMAGE010
为实际直线速度；
根据以下公式3计算虚拟弹簧力矩：
Figure 864707DEST_PATH_IMAGE011
（公式3）
其中，
Figure 95968DEST_PATH_IMAGE012
为虚拟弹簧力矩，
Figure 543130DEST_PATH_IMAGE013
为第二刚度系数，
Figure 591858DEST_PATH_IMAGE014
为目标转角，
Figure 694943DEST_PATH_IMAGE015
为实际转角；
根据以下公式4计算虚拟阻尼力矩：
Figure 605261DEST_PATH_IMAGE016
（公式4）
其中，
Figure 110192DEST_PATH_IMAGE017
为虚拟阻尼力矩，
Figure 1925DEST_PATH_IMAGE018
为第二阻尼系数，
Figure 451361DEST_PATH_IMAGE019
为目标转速，
Figure 290004DEST_PATH_IMAGE020
为实际转速。
在实际应用中，运动的物品必定会受到驱动力和阻力，例如，AGV起步时，其驱动力大于阻力使AGV获得加速度而令AGV能够从静止状态变为运动状态，当AGV行驶速度趋于稳定时，驱动力与阻力相等，AGV仍处于驱动力与阻力的作用下。
参考附图2，以此为基础构建出AGV虚拟力控模型，引入第一虚拟弹簧-阻尼器构件和第二虚拟弹簧-阻尼器构件的概念，以模拟出AGV在运动过程中的受力，用简单的模型囊括实际中各种复杂的变量，一方面该虚拟力控模型符合客观事实，另一方面该虚拟力控模型建模也简单。
需要说明的是，第一虚拟弹簧-阻尼器构件和第二虚拟弹簧-阻尼器构件本质一样，只是具体控制的变量不同，例如，AGV转向时其车轮也会受到转动的驱动力和转向时的阻力，第一虚拟弹簧-阻尼器构件和第二虚拟弹簧-阻尼器构件分别体现出直线行驶时的变量和转向时的变量，能够有效避免因太多变量的干扰而导致计算变得复杂。
具体的，第一虚拟弹簧-阻尼器构件包括第一虚拟弹簧构件111和第一虚拟阻尼器构件112；第一虚拟弹簧构件111体现的是AGV的位置，其变量与实际位置和目标位置有关；第一虚拟阻尼器构件112体现的是AGV的直线速度，其变量与实际直线速度和目标直线速度有关；
第二虚拟弹簧-阻尼器构件包括第二虚拟弹簧构件121和第二虚拟阻尼器构件122，第二虚拟弹簧构件121体现的是AGV的转角，其变量与实际转角和目标转角有关；第二虚拟阻尼器构件122体现的是AGV的转速，其变量与实际直线转速和目标直线转速有关。
虚拟力和虚拟力矩为AGV提供与偏离方向相反的纠偏力和纠偏力矩，使AGV能够及时调整至规划路线上，根据上述公式1至4可知，AGV偏离规划路线的程度越大则虚拟力越大，虚拟力矩也越大，以保证AGV能够有足够的纠偏力和纠偏力矩回归到规划路线上。
需要说明的是，
Figure 711758DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 853020DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 930698DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 166507DEST_PATH_IMAGE018
均为系数且互不影响，
Figure 646030DEST_PATH_IMAGE003
影响AGV的位置，
Figure 958193DEST_PATH_IMAGE013
影响AGV的转角，
Figure 319905DEST_PATH_IMAGE008
影响AGV的直线速度，
Figure 500350DEST_PATH_IMAGE018
影响AGV的转速；
Figure 224593DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 566712DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 494348DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 212905DEST_PATH_IMAGE018
均可以通过实验确定。
Figure 791654DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 366992DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 640979DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 773014DEST_PATH_IMAGE020
等AGV实际位置、实际直线速度、实际转角和实际转速均可以由传感器测量和计算处理得到，
Figure 81635DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 827875DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 979370DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 774151DEST_PATH_IMAGE019
等AGV的目标位姿和速度由轨迹规划生成。
在某些实施例中，
Figure 999596DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 995365DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 978364DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 967049DEST_PATH_IMAGE018
均可以通过实验确定，对于确定
Figure 250263DEST_PATH_IMAGE003
的步骤包括：
A1、将系数
Figure 338304DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 683966DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 351708DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 286166DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1；
A2、控制AGV运动至某一固定位置；
A3、获取AGV的运动参数，对比实际位置和目标位置，若实际位置超出目标位置，则减少
Figure 873005DEST_PATH_IMAGE003
，若实际位置小于目标位置，则增加
Figure 830597DEST_PATH_IMAGE003
。
A4、循环步骤A2和步骤A3，直至获得合适的
Figure 177396DEST_PATH_IMAGE003
。
例如，设定AGV从初始位置A直线移动至目标位置B，在系数
Figure 966360DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 599467DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 168988DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 178533DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1的情况下，驱动AGV沿规划路线行驶，因为在实际应用中，AGV小车有可能受外界干扰并不能完全按照设定的参数准确到达目标位置B，此时将实际位置和目标位置作比较，若实际位置超出目标位置，则减少
Figure 822004DEST_PATH_IMAGE003
，若实际位置小于目标位置，则增加
Figure 766957DEST_PATH_IMAGE003
，循环测试直至实际位置和目标位置满足要求或完全相同。
在某些实施例中，
Figure 699141DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 371431DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 869408DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 844317DEST_PATH_IMAGE018
均可以通过实验确定，对于确定
Figure 139164DEST_PATH_IMAGE013
的步骤包括：
B1、将系数
Figure 287248DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 108574DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 644597DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 285794DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1；
B2、控制AGV运动至某一固定位置；
B3、获取AGV的运动参数，对比实际转角和目标转角，若实际转角超出目标转角，则减少
Figure 237570DEST_PATH_IMAGE013
，若实际转角小于目标转角，则增加
Figure 788768DEST_PATH_IMAGE013
。
B4、循环步骤B2和步骤B3，直至获得合适的
Figure 105480DEST_PATH_IMAGE013
。
例如，设定AGV从初始位置A曲线移动至目标位置B，在系数
Figure 296290DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 114073DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 909990DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 272970DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1的情况下，驱动AGV沿规划路线行驶，因为在实际应用中，AGV小车有可能受外界干扰并不能完全按照设定的参数准确到达目标位置B，此时将实际位置和目标位置作比较，若实际位置以某一角度偏离目标位置，则调整
Figure 888759DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 775812DEST_PATH_IMAGE013
的增加或减少影响AGV偏移方向和偏移程度，例如，
Figure 160657DEST_PATH_IMAGE013
增加，可能导致AGV实际转角大于目标转角以致AGV往规划路线左侧偏离，此时则需要减少
Figure 881489DEST_PATH_IMAGE013
使AGV实际转角减小，从而令AGV往右侧方向移动，直至AGV准确沿规划路线行驶。
在某些实施例中，
Figure 317063DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 211070DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 981579DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 873312DEST_PATH_IMAGE018
均可以通过实验确定，对于确定
Figure 339060DEST_PATH_IMAGE008
的步骤包括：
C1、将系数
Figure 912123DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 661774DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 927670DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 802085DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1；
C2、控制AGV运动至某一固定位置；
C3、获取AGV的运动参数，对比实际直线速度和目标直线速度，若实际直线速度超出目标直线速度，则减少
Figure 54206DEST_PATH_IMAGE008
，若实际直线速度小于目标直线速度，则增加
Figure 533729DEST_PATH_IMAGE008
。
C4、循环步骤C2和步骤C3，直至获得合适的
Figure 829581DEST_PATH_IMAGE008
。
例如，设定AGV从初始位置A直线移动至目标位置B，在系数
Figure 394554DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 371738DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 581133DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 923253DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1的情况下，驱动AGV沿规划路线行驶，因为在实际应用中，AGV小车有可能受外界干扰并不能准确按照目标直线速度到达目标位置B，此时将运动过程中监测到的实际速度和目标速度作比较，若实际速度超出目标速度，则减少
Figure 100156DEST_PATH_IMAGE008
，若实际速度小于目标速度，则增加
Figure 881031DEST_PATH_IMAGE008
，循环测试直至实际速度和目标速度满足要求或完全相同。
在某些实施例中，
Figure 69566DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 723533DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 997519DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 644401DEST_PATH_IMAGE018
均可以通过实验确定，对于确定
Figure 749761DEST_PATH_IMAGE018
的步骤包括：
D1、将系数
Figure 699262DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 335911DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 396271DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 356137DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1；
D2、控制AGV运动至某一固定位置；
D3、获取AGV的运动参数，对比实际转速和目标转速，若实际转速超出目标转速，则减少
Figure 866752DEST_PATH_IMAGE018
，若实际转速小于目标转速，则增加
Figure 849752DEST_PATH_IMAGE018
。
D4、循环步骤D2和步骤D3，直至获得合适的
Figure 510540DEST_PATH_IMAGE018
。
例如，设定AGV从初始位置A曲线移动至目标位置B，在系数
Figure 669120DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 694845DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 227458DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 19833DEST_PATH_IMAGE018
均设置为1的情况下，驱动AGV沿规划路线行驶，因为在实际应用中，AGV小车有可能受外界干扰并不能准确按照目标转速到达目标位置B，此时将运动过程中监测到的实际转速和目标转速作比较，实际速度超出目标速度，则减少
Figure 891974DEST_PATH_IMAGE018
，若实际转速小于目标转速，则增加
Figure 229546DEST_PATH_IMAGE018
，循环测试直至实际转速和目标转速满足要求或完全相同。
在某些实施例中，在没有外界干扰的情况下，根据以下公式5计算控制力
Figure 452717DEST_PATH_IMAGE022
：
Figure 455308DEST_PATH_IMAGE037
（公式5）
根据以下公式6计算控制力矩
Figure 572168DEST_PATH_IMAGE025
：
Figure 205275DEST_PATH_IMAGE038
（公式6）
然而在实际应用中，AGV行驶过程中总会受到干扰，例如，外界干扰力包括AGV本身的重力在水平方向的分力、外界对AGV的作用力（如空气阻力、外部撞击、地面震动……）等。外界干扰力矩包括能够作用在AGV上且影响AGV运动的所有外部作用力矩，例如，因为AGV的质量分布不均匀、不平衡而导致的力矩等。
在某些优选的实施例中，根据虚拟力和虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩的步骤包括：
S31、获取外界干扰力和外界干扰力矩；
S32、根据虚拟力和外界干扰力计算控制力；
S33、根据虚拟力矩和外界干扰力矩计算控制力矩。
进一步的，步骤S32包括根据以下公式7计算控制力
Figure 712480DEST_PATH_IMAGE022
：
Figure 331811DEST_PATH_IMAGE021
（公式7）
其中，
Figure 178544DEST_PATH_IMAGE023
为外界干扰力。
进一步的，步骤S33包括根据以下公式8计算控制力矩
Figure 107186DEST_PATH_IMAGE025
：
Figure 101687DEST_PATH_IMAGE024
（公式8）
其中，
Figure 383764DEST_PATH_IMAGE026
为外界干扰力矩。
需要说明的是，外界干扰力
Figure 225949DEST_PATH_IMAGE023
和干扰力矩
Figure 263175DEST_PATH_IMAGE026
可以由传感器测量和计算处理得到。
已知控制力
Figure 417076DEST_PATH_IMAGE022
和控制力矩
Figure 893056DEST_PATH_IMAGE025
分别与两个驱动源有以下关系：
Figure 714382DEST_PATH_IMAGE027
（公式9）
Figure 922509DEST_PATH_IMAGE028
（公式10）
其中，
Figure 704652DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 328531DEST_PATH_IMAGE032
分别为两个驱动源作用到AGV的力，
Figure 66680DEST_PATH_IMAGE033
等于AGV两轮之间的一半距离。
已知两个驱动源的驱动力矩与AGV两轮有以下关系：
Figure 773605DEST_PATH_IMAGE029
（公式11）
Figure 167677DEST_PATH_IMAGE030
（公式12）
其中，
Figure 470613DEST_PATH_IMAGE034
为AGV两轮的半径，
Figure 797690DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 550882DEST_PATH_IMAGE036
分别为两个驱动源的驱动力矩。
根据上述已知条件，结合上述实施例中公式1至公式4以及公式7至公式12可以推导出：
Figure 291305DEST_PATH_IMAGE039
（公式13）
Figure 788145DEST_PATH_IMAGE040
（公式14）
因此，上述根据控制力和控制力矩计算两个驱动源的驱动力矩的步骤，可以根据上述公式13和公式14分别计算两个驱动源的驱动力矩。
请参照图3，图3是本申请一些实施例中的一种AGV的力控装置，用于控制设有两个驱动源的两轮差速AGV，该AGV的力控装置以计算机程序的形式集成在该AGV的力控装置的后端控制设备中，该AGV的力控装置包括：
获取模块600，用于获取AGV的运动参数；运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；
第一计算模块700，用于根据AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；
第二计算模块800，用于根据虚拟力和虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩；
第三计算模块900，用于根据控制力和控制力矩计算两个驱动源的驱动力矩；
控制模块1000，用于根据两个驱动源的驱动力矩分别控制两个驱动源工作，以使两个驱动源的输出力矩等于对应的驱动力矩。
在某些实施例中，第一计算模块700用于在根据AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩的时候：
根据以下公式计算虚拟弹簧力：
Figure 235307DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 769188DEST_PATH_IMAGE002
为虚拟弹簧力，
Figure 872273DEST_PATH_IMAGE003
为第一刚度系数，
Figure 31859DEST_PATH_IMAGE004
为目标位置，
Figure 599106DEST_PATH_IMAGE005
为实际位置；
根据以下公式计算虚拟阻尼力：
Figure 162943DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 894270DEST_PATH_IMAGE007
为虚拟阻尼力，
Figure 529650DEST_PATH_IMAGE008
为第一阻尼系数，
Figure 623508DEST_PATH_IMAGE009
为目标直线速度，
Figure 14038DEST_PATH_IMAGE010
为实际直线速度；
根据以下公式计算虚拟弹簧力矩：
Figure 888454DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 530787DEST_PATH_IMAGE012
为虚拟弹簧力矩，
Figure 620097DEST_PATH_IMAGE013
为第二刚度系数，
Figure 853633DEST_PATH_IMAGE014
为目标转角，
Figure 418606DEST_PATH_IMAGE015
为实际转角；
根据以下公式计算虚拟阻尼力矩：
Figure 458106DEST_PATH_IMAGE016
。
其中，
Figure 792136DEST_PATH_IMAGE017
为虚拟阻尼力矩，
Figure 196572DEST_PATH_IMAGE018
为第二阻尼系数，
Figure 124208DEST_PATH_IMAGE019
为目标转速，
Figure 577186DEST_PATH_IMAGE020
为实际转速。
在某些实施例中，第二计算模块800用于在根据虚拟力和虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩的时候执行：
获取外界干扰力和外界干扰力矩；
根据虚拟力和外界干扰力计算控制力；
根据虚拟力矩和外界干扰力矩计算控制力矩。
在某些实施例中，第二计算模块800在根据虚拟力和外界干扰力计算控制力的时候执行：
根据以下公式计算控制力：
Figure 828039DEST_PATH_IMAGE021
；
其中，
Figure 934535DEST_PATH_IMAGE022
为控制力，
Figure 270839DEST_PATH_IMAGE023
为外界干扰力。
在某些实施例中，第二计算模块800在根据虚拟力矩和外界干扰力矩计算控制力矩的时候执行：
根据以下公式计算控制力矩：
Figure 680172DEST_PATH_IMAGE024
；
其中，
Figure 988793DEST_PATH_IMAGE025
为控制力矩，
Figure 797349DEST_PATH_IMAGE026
为外界干扰力矩。
第三计算模块900用于在根据控制力和控制力矩计算两个驱动源的驱动力矩的时候执行：
根据以下公式计算两个驱动源的驱动力矩：
Figure 558632DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 681309DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 454224DEST_PATH_IMAGE029
；
Figure 574627DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure 885522DEST_PATH_IMAGE022
为控制力，
Figure 874207DEST_PATH_IMAGE025
为控制力矩，
Figure 891841DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 58512DEST_PATH_IMAGE032
分别为两个驱动源作用到AGV的力，
Figure 794386DEST_PATH_IMAGE033
等于AGV两轮之间距离的一半,
Figure 258866DEST_PATH_IMAGE034
为AGV两轮的半径，
Figure 255641DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 717846DEST_PATH_IMAGE036
分别为两个驱动源的驱动力矩。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，本申请提供一种电子设备，包括：处理器1101和存储器1102，处理器1101和存储器1102通过通信总线1103和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器1102存储有处理器1101可执行的计算机程序，当计算设备运行时，处理器1101执行该计算机程序，以执行上述第一方面的实施例的任一可选的实现方式中的AGV的力控方法，以实现以下功能：获取AGV的运动参数；运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；根述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；根据虚拟力和虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩；根据控制力和控制力矩计算两个驱动源的驱动力矩；根据两个驱动源的驱动力矩分别控制两个驱动源工作，以使两个驱动源的输出力矩等于对应的驱动力矩。
本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述第一方面的实施例的任一可选的实现方式中的AGV的力控方法，以实现以下功能：获取AGV的运动参数；运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；根述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；根据虚拟力和虚拟力矩计算AGV所需的控制力和控制力矩；根据控制力和控制力矩计算两个驱动源的驱动力矩；根据两个驱动源的驱动力矩分别控制两个驱动源工作，以使两个驱动源的输出力矩等于对应的驱动力矩。
其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory, 简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, 简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory, 简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory, 简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory, 简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种AGV的力控方法，应用于设有两个驱动源的两轮差速AGV，其特征在于，其步骤包括：
获取AGV的运动参数；所述运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；
根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；
根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算所述AGV所需的控制力和控制力矩；
根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩；
根据两个所述驱动源的驱动力矩分别控制两个所述驱动源工作，以使两个所述驱动源的输出力矩等于对应的所述驱动力矩；
所述虚拟力包括虚拟弹簧力和虚拟阻尼力；所述虚拟力矩包括虚拟弹簧力矩和虚拟阻尼力矩；
所述根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩的步骤包括：
根据以下公式计算所述虚拟弹簧力：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为所述虚拟弹簧力，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为第一刚度系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为所述目标位置，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为所述实际位置；
根据以下公式计算所述虚拟阻尼力：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为所述虚拟阻尼力，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为第一阻尼系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为所述目标直线速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为所述实际直线速度；
根据以下公式计算所述虚拟弹簧力矩：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为所述虚拟弹簧力矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为第二刚度系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为所述目标转角，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为所述实际转角；
根据以下公式计算所述虚拟阻尼力矩：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为所述虚拟阻尼力矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为第二阻尼系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为所述目标转速，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为所述实际转速。
2.根据权利要求1所述的AGV的力控方法，其特征在于，所述根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算所述AGV所需的控制力和控制力矩的步骤包括：
获取外界干扰力和外界干扰力矩；
根据所述虚拟力和所述外界干扰力计算所述控制力；
根据所述虚拟力矩和所述外界干扰力矩计算所述控制力矩。
3.根据权利要求2所述的AGV的力控方法，其特征在于，所述根据所述虚拟力和所述外界干扰力计算所述控制力的步骤包括：
根据以下公式计算所述控制力：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为所述控制力，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为所述外界干扰力。
4.根据权利要求2所述的AGV的力控方法，其特征在于，所述根据所述虚拟力矩和所述外界干扰力矩计算所述控制力矩的步骤包括：
根据以下公式计算所述控制力矩：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为所述控制力矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为所述外界干扰力矩。
5.根据权利要求1所述的AGV的力控方法，其特征在于，所述根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩的步骤包括：
根据以下公式计算两个所述驱动源的驱动力矩：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure DEST_PATH_IMAGE029
；
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure 769177DEST_PATH_IMAGE022
为所述控制力，
Figure 420738DEST_PATH_IMAGE025
为所述控制力矩，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure DEST_PATH_IMAGE032
分别为两个驱动源作用到AGV的力，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
等于AGV两轮之间距离的一半,
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为AGV两轮的半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure DEST_PATH_IMAGE036
分别为两个所述驱动源的驱动力矩。
6.一种AGV的力控装置，用于控制设有两个驱动源的两轮差速AGV，其特征在于，所述AGV的力控装置包括：
获取模块，用于获取AGV的运动参数；所述运动参数包括实际直线速度和目标直线速度、实际位置和目标位置、实际转角和目标转角、实际转速和目标转速；
第一计算模块，用于根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩；
第二计算模块，用于根据所述虚拟力和所述虚拟力矩计算所述AGV所需的控制力和控制力矩；
第三计算模块，用于根据所述控制力和所述控制力矩计算两个所述驱动源的驱动力矩；
控制模块，用于根据两个所述驱动源的驱动力矩分别控制两个所述驱动源工作，以使两个所述驱动源的输出力矩等于对应的所述驱动力矩；
所述第一计算模块在用于根据所述AGV的运动参数计算虚拟力和虚拟力矩的时候：
根据以下公式计算所述虚拟弹簧力：
Figure 512060DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 376110DEST_PATH_IMAGE002
为所述虚拟弹簧力，
Figure 659324DEST_PATH_IMAGE003
为第一刚度系数，
Figure 449163DEST_PATH_IMAGE004
为所述目标位置，
Figure 450617DEST_PATH_IMAGE005
为所述实际位置；
根据以下公式计算所述虚拟阻尼力：
Figure 118359DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 256079DEST_PATH_IMAGE007
为所述虚拟阻尼力，
Figure 983864DEST_PATH_IMAGE008
为第一阻尼系数，
Figure 207035DEST_PATH_IMAGE009
为所述目标直线速度，
Figure 412888DEST_PATH_IMAGE010
为所述实际直线速度；
根据以下公式计算所述虚拟弹簧力矩：
Figure 405115DEST_PATH_IMAGE011
；
其中，
Figure 38222DEST_PATH_IMAGE012
为所述虚拟弹簧力矩，
Figure 247224DEST_PATH_IMAGE013
为第二刚度系数，
Figure 256768DEST_PATH_IMAGE014
为所述目标转角，
Figure 369081DEST_PATH_IMAGE015
为所述实际转角；
根据以下公式计算所述虚拟阻尼力矩：
Figure 173089DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，
Figure 370852DEST_PATH_IMAGE017
为所述虚拟阻尼力矩，
Figure 918508DEST_PATH_IMAGE018
为第二阻尼系数，
Figure 150906DEST_PATH_IMAGE019
为所述目标转速，
Figure 391394DEST_PATH_IMAGE020
为所述实际转速。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-5任一项所述AGV的力控方法中的步骤。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-5任一项所述AGV的力控方法中的步骤。
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