德國(guó)Hirschman赫斯曼AGV控制器
自動(dòng)導(dǎo)向赫斯曼AGV車輛是一種無(wú)人操縱的自動(dòng)化運(yùn)輸設(shè)備，它能承載一定的重量在出發(fā)地和目的地之間自主駕駛自動(dòng)運(yùn)行。 赫斯曼AGV是自動(dòng)化物流運(yùn)輸系統(tǒng)、柔性生產(chǎn)組織系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)我國(guó)企業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式改造、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要價(jià)值。同時(shí)，赫斯曼AGV在自動(dòng)化物流、惡劣工作環(huán)境運(yùn)輸作業(yè)、軍事等領(lǐng)域也有廣泛用途。

德國(guó)Hirschman赫斯曼AGV控制器
現(xiàn)有赫斯曼AGV采用埋線、激光、軌道引導(dǎo)的方法，雖然技術(shù)成熟，但路徑設(shè)置繁瑣，成本高，周期長(zhǎng)，維護(hù)改造不便，不利于戶內(nèi)外長(zhǎng)距離運(yùn)輸，智能化程度低，隨著赫斯曼AGV應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，其引導(dǎo)柔性差的缺點(diǎn)日趨明顯，更難以實(shí)現(xiàn)戶外長(zhǎng)距離變路徑場(chǎng)合下的運(yùn)輸作業(yè)和赫斯曼AGV各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制。計(jì)算機(jī)視覺(jué)具有信息量豐富，智能化水平高等特點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛用于車輛的自主導(dǎo)航。智能車輛課題組開(kāi)發(fā)了采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別地面兩維條狀路標(biāo)實(shí)現(xiàn)車輛自主導(dǎo)航的產(chǎn)品化赫斯曼AGV。利用在地面上標(biāo)畫(huà)的白色條帶狀標(biāo)志路徑進(jìn)行自動(dòng)路徑跟蹤，其過(guò)程是由CCD攝像機(jī)攝取包含有路徑信息的地面圖像，計(jì)算機(jī)確定車輛的運(yùn)動(dòng)方位和車輛的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)路徑的穩(wěn)定跟蹤。 對(duì)于產(chǎn)品化赫斯曼AGV來(lái)說(shuō)，對(duì)導(dǎo)航路徑跟蹤的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性和對(duì)偏差糾正的快速性是體現(xiàn)它的性能的重要指標(biāo)。導(dǎo)航控制器的設(shè)計(jì)是保證這一指標(biāo)的關(guān)鍵，這就是本論文要研究的內(nèi)容。論文主要由五部分內(nèi)容組成：赫斯曼AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立與赫斯曼AGV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)辯識(shí)。赫斯曼AGV自主導(dǎo)航*控制器設(shè)計(jì)。赫斯曼AGV自主導(dǎo)航模糊控制器設(shè)計(jì)。對(duì)兩種控制器進(jìn)行融合。5.對(duì)設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行仿真及試驗(yàn)驗(yàn)證。本文*部分根據(jù)赫斯曼AGV的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與路徑的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，建立了赫斯曼AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，并采用 M序列作為輸入響應(yīng)信號(hào)，利用zui小二乘方法對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)辯識(shí)，得到 WP=81 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)。對(duì)所得傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果基本吻合，辨識(shí)所得數(shù)學(xué)模型可以應(yīng)用于實(shí)際工作系統(tǒng)。在*控制器設(shè)計(jì)部分，利用了前面得到的赫斯曼AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和系統(tǒng)辯識(shí)結(jié)果建立了被控系統(tǒng)狀態(tài)空間模型。對(duì)被控系統(tǒng)的可控性、可觀測(cè)性和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明系統(tǒng)開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定，但系統(tǒng)為可控、可觀測(cè)的，可通過(guò)極點(diǎn)配置使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。根據(jù)系統(tǒng)被控過(guò)程屬于線性定常系統(tǒng)（LTI）的特點(diǎn)，選擇現(xiàn)代控制理論中的線性二次型*控制器設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線和零極點(diǎn)圖的分析，合理地確定代表控制過(guò)程和控制代價(jià)的加權(quán)矩陣Q陣和R陣的大小，進(jìn)而得到系統(tǒng)的*狀態(tài)反饋增益陣K陣，完成了*自主導(dǎo)航控制器的設(shè)計(jì)。對(duì)該控制器進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析和試驗(yàn)研究，仿真和道路試驗(yàn)結(jié)果表明*控制器的控制能夠保證赫斯曼AGV實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的自主導(dǎo)航，具有良好的穩(wěn)態(tài)特性且對(duì)車速變化有一定的適應(yīng)性，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立正確，所建模型合適可用。 針對(duì)*控制器在赫斯曼AGV處于大偏差時(shí)糾偏緩慢的不足，本文又對(duì)模糊控制器進(jìn)行研究。模糊控制器很好地將人的操作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成控制規(guī)則，具有靈活性高，魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)操作者在操作中一般只能觀察到被控過(guò)程的輸出變量及變化率的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)模糊控制器過(guò)程中，本文選取將側(cè)向偏差和方位偏差融合為一個(gè)綜合偏差作為控制器的一個(gè)輸入，將這個(gè)偏差的變化率作為另一個(gè)輸入，設(shè)計(jì)了雙輸入單輸出的控制器結(jié)構(gòu)。合理地把精確量進(jìn)行了分級(jí)和量化，選擇了高斯函數(shù)為隸屬度函數(shù)的七級(jí)語(yǔ)言變量。合理地確定了模糊控制規(guī)則，并按照模糊控制器的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)赫斯曼AGV模糊控制器。在控制器設(shè)計(jì)中加入了側(cè)偏權(quán)重系數(shù) 、偏差變化率權(quán)重系數(shù) 和控制強(qiáng)度調(diào)節(jié)系數(shù) ，合理的對(duì)這三個(gè)系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使控制器得到*控制效果。對(duì)該控制器進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析和試驗(yàn)研究，仿真和道路試驗(yàn)結(jié)果表明模糊控制器在大偏差時(shí)能夠使系統(tǒng)快速收斂，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

德國(guó)Hirschman赫斯曼AGV控制器
根據(jù)兩種控制器的特點(diǎn)，選擇了閾值切換法對(duì)兩種控制器進(jìn)行融合。通過(guò)對(duì)仿真和試驗(yàn)結(jié)果的分析，合理地確定了偏差及切換閾值的大小，實(shí)現(xiàn)了控制器的有效融合。使兩種控制器都能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，又在切換時(shí)震蕩較小。道路試驗(yàn)結(jié)果證明，融合后的控制器集中了兩種控制器的優(yōu)點(diǎn)，在赫斯曼AGV處于大偏差時(shí)具有較快的糾偏速度，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后保持較小的穩(wěn)態(tài)誤差。實(shí)現(xiàn)了本文研究的目的。