重型AGV纠偏理论及电控系统关键技术研究

发布时间：2020-04-14 08:44

【摘要】：随着中国制造2025的提出,智能工厂、智能制造以及智能物流已经成为未来工业发展的方向。针对棉纺织车间辅助作业自动化程度较低,劳动力短缺等问题,研发自动化程度高的重型AGV已经成为该领域研究热点。本文以此为研究背景,针对重载AGV定位精度和纠偏性能问题,分析直流电机PWM调速和PID纠偏控制原理与方法,设计纠偏控制策略,实现重载AGV自行纠偏。针对AGV直流电机调速系统构成特点,分析直流电机静态与动态特性,建立了直流电机调速系统数学模型;在系统探讨分析直流电机PWM调速、PID纠偏控制原理与方法的基础上,建立了直流电机PWM环节与PID纠偏环节的数学模型,为后续数值模拟与控制系统设计奠定基础。在综合分析比较各类导引方式的基础上,结合AGV作业现场工况,选择磁导航作为复合机器人导引方式;对驱动单元结构进行优化,最终设计“转向提升”为一体的双向双驱四轮差速式结构;基于磁导航传感器电子纠偏原理,建立AGV纠偏调速系统运动学模型。依据AGV调速纠偏原理,确定总体设计方案,计算电机驱动力,选择合适的电机与电机驱动器;设计PLC控制系统、直流电机调速系统、PWM电路和I/O 口分配等;针对纠偏控制问题,设计PLC主程序,阐述控制思想;针对设备可视化运行,结合控制程序,采用组态软件设计车载管理系统;制定纠偏控制策略,重点解决了直线调速、转弯调速和PID控制策略。采用MATLAB软件对建立的直流电机PID控制系统数学模型和运动学模型进行仿;仿真结果表明控制系统响应速度快、无超调,满足电机纠偏调速要求。设计AGV样机,依据PWM调速与PID控制原理,采用实验与数据分析的方法,对有关理论、控制程序进行测试。实验测试结果分析表明,AGV能够自主导航,达到控制目的,实际运行轨迹基本与仿真轨迹重合,满足系统控制与纠偏技术要求。本课题在查阅大量中外参考文献以及现场调研的基础上,针对纺织车间棉桶搬运自动化问题,提出了复合机器人及配套技术总体解决方案,采用PWM调速与PID控制算法相结合的方法,解决了 AGV定位纠偏差等问题;设计AGV控制系统,搭建实验台,对系统调节参数和实际运行进行测试分析,验证了本课题设计思想及方案的可行性与合理性,取得良好的现场运行效果,将研究对象与行业发展方向结合在一起,探索解决了理论应用与工程实践问题。
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以及用工难等问题，实现传统纺织行业结构调整，自动化技术创新显得尤为重逡逑要［４］，因此ＡＧＶ邋（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ邋Ｇｕｉｄｅｄ邋Ｖｅｈｉｃｌｅ，自动导引运输车）与４轴棉桶搬逡逑运机器人组合成的复合机器人便应运而生，如图１－１所示，其主要用于提高棉逡逑纺织车间各工序之间的棉桶更换效率，将人类从繁重的体力劳动中解放出来，逡逑并解决企业用工难以及劳动成本高等问题。逡逑１－ＡＧＶ２－棉桶３－搬运机器人逡逑图１－邋１复合机器人工作模型逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｃｏｍｐｌｅｘ邋ｒｏｂｏｔ逡逑ＡＧＶ隶属于轮式机器人的一种［５］，是可以进行环境感知与判断、自主导航逡逑与规划、行为控制与执行的综合性机器人，集传感、机械、电子、自动化、控逡逑制等多学科交叉的研宄成果Ｍ，是一个复杂的系统，也是近年来的一大研究热逡逑点。逡逑ＡＧＶ通过搭载微型处理器，沿着规定好的路径自主导航，准确定位。本课逡逑１逡逑

新松自主研发的ＡＧＶ获得越来越多国家和地区的认可，不仅在国内市场占有很逡逑大的份额，还出口十多个发达国家和地区。现在越来越多的电商以及仓库都采逡逑用ＡＧＶ进行货物搬运以及快递分拣，，如图１－４邋（ａ）邋（ｂ）所示。图１－４邋（ｃ）是新逡逑松在２０１７年亚洲物流展上展出的舞台移动ＡＧＶ，图１－４邋（ｄ）为叉车式ＡＧＶ。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM33

【参考文献】

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本文编号：2627116