基于视觉的嵌入式AGV自主导向小车

发布时间：2020-09-01 08:02

　　随着数字控制技术和先进控制算法在AGV中的应用,AGV正朝着高精度、集成化、智能化和网络化方向发展,对AGV运动系统的性能要求更高了。为了实现AGV的高速、高精度的控制以及轨迹的跟踪,必须依赖先进的控制技术、控制系统和硬件系统。根据AGV控制系统的要求,本文选定了嵌入式系统微处理器AVR来设计控制系统。本文查阅了大量的国内外相关研究资料,讨论了AGV控制系统的硬件实现方案,用基于嵌入式的实时系统进行了软件的设计和仿真,并对电机采用了PWM速度控制和模糊PID控制技术。本文的主要工作和研究结果为： 1.给出了AGV小车的控制模型,主要包括了AGV小车的总体结构和性能指标,并从理论上对AGV的运动方式和运动状态进行了分析,着重介绍了AGV的运动模型和直流电机的仿真模型,并推导出了影响直流电机的相关参数。 2.阐述了实验小车RP6的硬件结构以及功能,并详细的介绍了嵌入式处理器组成和管脚功能,以及各个传感器的功能扩展等。充分利用了嵌入式系统中的各个组件,实现了预期的功能,最后设计出了硬件结构的电子电路图。从实验验证结果来看,对于一个嵌入式系统,硬件设计是实现系统功能的基础,同时也关系到了整个系统的性能,所以硬件设计是十分重要的。 3.介绍了视觉图像处理的方法。由于通过CCD摄像头采集到的图像,往往是达不到实验的要求,不能够让计算机准确的识别,这就需要我们对采集到的图像进行处理来提取所需图像,进而保证系统更快、更准确的运行。 4.在工业生产中,传统的AGV大多数都是采用的PID控制器,而在现代生产中,随着生产环境的变化和对性能的更高要求,PID控制器需要改进。近年来,模糊控制在AGV和移动机器人等已经成功的得到了应用,针对此问题,本文设计了模糊PID控制器,其可降低PID参数整定的难度,总体上也能够达到生产的要求。因此,本文提出了模糊PID的控制方案,并应用Matlab的Simulink对其进行了仿真实验,并对普通PID和模糊PID的性能作了比较。 5.最后,对AGV伺服驱动系统的控制程序进行编译,并在Nios II和Modelsim 6.0中对运行的结果以及程序的执行进行了仿真。从仿真的结果可知本文提出的模糊PID控制策略是可行的。总之,本论文通过对硬件电路的设计及相应控制模型的软件设计与应用程序的编写,在取得了较好的实验效果的同时,也为今后进一步设计出更好的AGV提供了一个基础平台,所以本论文的研究具有一定的实际意义。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP273;TP368.12
【部分图文】：

示意图,小车,示意图,导引系统

图1.1RP6小车示意图2AGV的组成结构AGV的组成主要分为驱动系统、导引系统、操作系统、制动系统、动力系统、行走系统、控制系统、移载系统、通讯系统、安全装置这几个部分{3]，下面就AG的各个部分分别简述一下。(1)驱动系统驱动系统一般由直流电机、编码器、传动机构、调速器、减速箱、车轮等部分组成。一般都采用直流电机作为驱动设备，由蓄电池为其供电，通过减速设备带动驱动轮的行走。(2)导引系统导引系统主要是由导引技术的不同来决定的，导引技术可分为无路径导引、固定路径导引和半固定路径导引。无路径导引主要有卫星定位系统(CPS)导引、嵌入式程序编辑导引等，而固定路径导引又可分为激光导引、视觉导引、电磁感应导引等，半固定路径导引主要有标记跟踪式导引、磁带识别式导引等，但每种导引系统都有导引控制和导引路径两部分，导引控制又分为车上部分和地上部分，导引路径也分为地下埋设和表面固定等方式I4]。

立体仓库,工作场所,危险度,用途

应用于立体仓库的AGV

结构组成,小车

昆明理_l_大学硕十学位论文第二章AGV控制模型及算法自动导向车AGV是物流系统、现代工业、柔性制造系统的重要组成部件，随着电力电子和控制技术的发展，AGv的技术也在不断进步，正在朝着成本更低、性能更优越、自由度更高、微型化和超大型化方向发展。在其各种导向驱动方式中，都需要把检测到的偏差量，通过一定的数学模型的计算来实现对小车控制。木文从自动引导车的运动特性出发，分析小车运动偏差与车轮速度的关系，并在此基础推导出与控制相关的动态特性图。因而数学模型的好坏直接影响控制的有效性、精确性以及制造成本。本文所采用的这种数学模型对于应用两个电机各自独立驱动的RP6小车等均具有普遍的适应性。2.1AGV的组成和总体结构AGV小车(RP6)的结构示意图如下图2.1所示。

【引证文献】