电解车间自主移动机器人控制系统研究
发布时间：2021-05-19 12:48
随着科技发展,自动化生产越来越多的被应用到工业生产。传统的采用人工的生产方式相较于自动化生产有许多的缺点,传统工厂正在逐渐的向自动化工厂转型。本课题基于电解车间自动化生产项目需求对自动作业AGV进行控制系统研究。针对AGV的运行环境特点,本文采用无导引线导航方式,利用无迹卡尔曼滤波融合惯导、激光雷达、RFID进行导航;采用改进的A*算法实现距离最短且转弯次数最少的最优路径搜索;采用模糊PID进行运动控制,更好的适应AGV系统非线性的特点;采用QT多线程技术进行AGV车载软件系统设计。首先,针对项目需求进行控制系统需求以及功能分析,并确定控制系统整体框架并对主要部分进行了设计。对比多种无线通信方式优缺点,分析并选择WIFI作为本课题车载系统与地面监控系统远程通信方式;对比目前常用的AGV导航方式并结合项目要求,选择惯导、激光雷达、RFID融合的导航方式;考虑车载控制系统运动安全性,选择车载电脑和PLC作为控制系统车载控制器;最后根据系统的总体设计方案,搭建了控制系统实验平台。然后,设计了导航与路径规划算法。根据惯导、激光雷达、RFID导航的特点,采用三种导航方式结合的方式进行导航,并利用...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.3 AGV国内外发展现状
1.3.1 AGV国外发展现状
1.3.2 AGV国内发展现状
1.4 AGV系统关键技术研究现状
1.4.1 导航定位技术
1.4.2 路径规划技术
1.4.3 运动控制技术
1.5 本文研究内容及章节安排
1.5.1 论文主要研究内容
1.5.2 论文章节安排
第二章 控制系统总体设计
2.1 需求分析
2.2 功能分析
2.3 控制系统整体框架设计
2.4 无线通信方案设计
2.4.1 无线通信方式选择
2.4.2 无线路由器选择
2.4.3 局域网组网
2.5 导航避障方案设计
2.5.1 导航方式选择
2.5.2 融合RFID和激光的惯性导航
2.5.3 超声波避障
2.6 车载控制器选择
2.7 实验平台搭建
2.7.1 AGV底盘移动方式
2.7.2 控制系统硬件组成
2.7.3 实验平台
2.8 本章小结
第三章 导航算法及路径规划研究
3.1 导航算法
3.1.1 航迹推算
3.1.2 激光雷达导航
3.1.3 RFID定位
3.1.4 无迹卡尔曼滤波融合传感器数据
3.2 路径规划
3.2.1 车间环境地图模型建立
3.2.2 路径搜索算法研究
3.3 本章小结
第四章 运动控制研究
4.1 运动学建模
4.1.1 麦克纳姆轮安装方式
4.1.2 AGV逆运动学建模
4.2 运动控制闭环方案
4.3 驱动轮速度控制环
4.4 位姿环控制器设计
4.4.1 PID控制器
4.4.2 模糊PID控制器设计
4.5 实验结果分析与两种控制算法比较
4.5.1 实验环境简介
4.5.2 路径跟踪实验性能测试
4.5.3 偏差纠正能力测试
4.6 本章小结
第五章 软件系统设计与实现
5.1 AGV工作流程设计
5.2 软件开发平台简介
5.3 车载软件系统设计
5.3.1 车载软件功能设计
5.3.2 车载软件框架设计
5.3.3 车载软件多线程实现
5.3.4 车载软件通信设计与实现
5.3.5 车载软件其他功能设计与实现
5.3.6 人机交互界面设计与实现
5.4 地面监控软件设计
5.5 本章小结
第六章 AGV控制系统测试
6.1 测试环境搭建
6.2 AGV系统安全性能测试
6.2.1 避障安全性能测试
6.2.2 通信中断检测测试
6.3 AGV停车定位测试
6.4 AGV导航系统环境抗干扰测试
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一种混合遗传算法的移动机器人路径规划[J]. 裴以建,杨亮亮,杨超杰. 现代电子技术. 2019(02)
[2]大型铝电解厂自动化与智能化研究与发展综述[J]. 刘靖,董菲,李剑虹. 现代制造技术与装备. 2018(09)
[3]基于改进遗传算法的移动机器人路径规划的研究[J]. 葛勇,牛成水,杜美云,徐娟,张玉安. 青海大学学报. 2018(02)
[4]基于改进蚁群算法的泊车系统路径规划[J]. 王辉,王景良,朱龙彪,邵小江,王恒. 控制工程. 2018(02)
[5]AGV系统及引导方式发展趋势综述[J]. 周晓杰. 南方农机. 2017(04)
[6]海康威视“阡陌”机器人在智能仓储中的应用[J]. 智能机器人. 2016(02)
[7]AGV技术发展综述[J]. 杨文华. 物流技术与应用. 2015(11)
[8]基于多传感器信息融合的惯性导引AGV设计[J]. 江杰,彭帅,李刚. 自动化应用. 2015(10)
[9]基于改进A*算法的AGV路径规划[J]. 李伟光,苏霞. 现代制造工程. 2015(10)
[10]四轮独立驱动移动机器人的动力学滑模转弯控制[J]. 陈圣,高国琴. 机械设计与制造. 2014(09)
硕士论文
[1]复合导航式AGV及路径跟踪控制方法研究[D]. 程亚兵.合肥工业大学 2019
[2]AGV的路径规划及运动控制研究[D]. 严周莉.武汉工程大学 2018
[3]激光导航自动导引小车控制系统研制[D]. 唐天晓.安徽理工大学 2018
[4]AGV车载通讯及地面控制系统设计[D]. 王忠英.湖北工业大学 2018
[5]叉车式多AGV的路径规划[D]. 夏茂栩.西华大学 2018
[6]AGV移动小车运动控制系统的设计与实现[D]. 陈健.哈尔滨工业大学 2018
[7]磁导航叉车式AGV控制导引系统的研究与开发[D]. 覃尚活.广西大学 2017
[8]仓储搬运机器人控制系统设计与实现[D]. 徐航宇.南京理工大学 2017
[9]SG2300巷道式仓储中心智能搬运AGV小车研制[D]. 高建东.内蒙古工业大学 2015
[10]多自动导引小车系统（AGVS）路径规划研究[D]. 赵东雄.湖北工业大学 2014
本文编号：3195795
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.3 AGV国内外发展现状
1.3.1 AGV国外发展现状
1.3.2 AGV国内发展现状
1.4 AGV系统关键技术研究现状
1.4.1 导航定位技术
1.4.2 路径规划技术
1.4.3 运动控制技术
1.5 本文研究内容及章节安排
1.5.1 论文主要研究内容
1.5.2 论文章节安排
第二章 控制系统总体设计
2.1 需求分析
2.2 功能分析
2.3 控制系统整体框架设计
2.4 无线通信方案设计
2.4.1 无线通信方式选择
2.4.2 无线路由器选择
2.4.3 局域网组网
2.5 导航避障方案设计
2.5.1 导航方式选择
2.5.2 融合RFID和激光的惯性导航
2.5.3 超声波避障
2.6 车载控制器选择
2.7 实验平台搭建
2.7.1 AGV底盘移动方式
2.7.2 控制系统硬件组成
2.7.3 实验平台
2.8 本章小结
第三章 导航算法及路径规划研究
3.1 导航算法
3.1.1 航迹推算
3.1.2 激光雷达导航
3.1.3 RFID定位
3.1.4 无迹卡尔曼滤波融合传感器数据
3.2 路径规划
3.2.1 车间环境地图模型建立
3.2.2 路径搜索算法研究
3.3 本章小结
第四章 运动控制研究
4.1 运动学建模
4.1.1 麦克纳姆轮安装方式
4.1.2 AGV逆运动学建模
4.2 运动控制闭环方案
4.3 驱动轮速度控制环
4.4 位姿环控制器设计
4.4.1 PID控制器
4.4.2 模糊PID控制器设计
4.5 实验结果分析与两种控制算法比较
4.5.1 实验环境简介
4.5.2 路径跟踪实验性能测试
4.5.3 偏差纠正能力测试
4.6 本章小结
第五章 软件系统设计与实现
5.1 AGV工作流程设计
5.2 软件开发平台简介
5.3 车载软件系统设计
5.3.1 车载软件功能设计
5.3.2 车载软件框架设计
5.3.3 车载软件多线程实现
5.3.4 车载软件通信设计与实现
5.3.5 车载软件其他功能设计与实现
5.3.6 人机交互界面设计与实现
5.4 地面监控软件设计
5.5 本章小结
第六章 AGV控制系统测试
6.1 测试环境搭建
6.2 AGV系统安全性能测试
6.2.1 避障安全性能测试
6.2.2 通信中断检测测试
6.3 AGV停车定位测试
6.4 AGV导航系统环境抗干扰测试
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一种混合遗传算法的移动机器人路径规划[J]. 裴以建,杨亮亮,杨超杰. 现代电子技术. 2019(02)
[2]大型铝电解厂自动化与智能化研究与发展综述[J]. 刘靖,董菲,李剑虹. 现代制造技术与装备. 2018(09)
[3]基于改进遗传算法的移动机器人路径规划的研究[J]. 葛勇,牛成水,杜美云,徐娟,张玉安. 青海大学学报. 2018(02)
[4]基于改进蚁群算法的泊车系统路径规划[J]. 王辉,王景良,朱龙彪,邵小江,王恒. 控制工程. 2018(02)
[5]AGV系统及引导方式发展趋势综述[J]. 周晓杰. 南方农机. 2017(04)
[6]海康威视“阡陌”机器人在智能仓储中的应用[J]. 智能机器人. 2016(02)
[7]AGV技术发展综述[J]. 杨文华. 物流技术与应用. 2015(11)
[8]基于多传感器信息融合的惯性导引AGV设计[J]. 江杰,彭帅,李刚. 自动化应用. 2015(10)
[9]基于改进A*算法的AGV路径规划[J]. 李伟光,苏霞. 现代制造工程. 2015(10)
[10]四轮独立驱动移动机器人的动力学滑模转弯控制[J]. 陈圣,高国琴. 机械设计与制造. 2014(09)
硕士论文
[1]复合导航式AGV及路径跟踪控制方法研究[D]. 程亚兵.合肥工业大学 2019
[2]AGV的路径规划及运动控制研究[D]. 严周莉.武汉工程大学 2018
[3]激光导航自动导引小车控制系统研制[D]. 唐天晓.安徽理工大学 2018
[4]AGV车载通讯及地面控制系统设计[D]. 王忠英.湖北工业大学 2018
[5]叉车式多AGV的路径规划[D]. 夏茂栩.西华大学 2018
[6]AGV移动小车运动控制系统的设计与实现[D]. 陈健.哈尔滨工业大学 2018
[7]磁导航叉车式AGV控制导引系统的研究与开发[D]. 覃尚活.广西大学 2017
[8]仓储搬运机器人控制系统设计与实现[D]. 徐航宇.南京理工大学 2017
[9]SG2300巷道式仓储中心智能搬运AGV小车研制[D]. 高建东.内蒙古工业大学 2015
[10]多自动导引小车系统（AGVS）路径规划研究[D]. 赵东雄.湖北工业大学 2014
本文编号：3195795
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/3195795.html
