智能输配料AGV控制系统开发及关键技术研究

发布时间：2020-04-10 04:24

【摘要】：本课题源于四川省科技支撑计划项目“酱腌食品智能灌装系统共性关键技术研究与示范”(2016NZ0077),旨在设计实现用于吉香居食品有限公司酱腌食品灌装产线上作为物料输配的AGV的控制系统。该AGV完成了自身装料、充电、灌装机加料等过程的自动化控制以及过程中的异常监测与处理,此外还具有手动操作功能。本文首先对AGV的国内外发展现状以及其领域内的研究内容进行了概述,然后对灌装系统的整体方案设计进行了阐述,从中引出AGV子系统的工作职能。随后根据AGV工作需求完成了输配料AGV各个模块的方案设计,确定了磁导航的引导方式、路径方案、输配料方案、自动充电方案以及避障方案等。然后本文在对AGV环境地图建模方法、图论以及模糊控制等相关理论研究的基础上,解决了适用于本系统的磁导航式AGV控制系统在其应用上的关键技术问题。本文提出了一种在拓扑地图模型下AGV的路径表示以及任务执行的解决方案,该方案采用RFID标识生产现场拓扑地图中的节点,并且使用本文提出的一种改进的基于有向图的地图建模方法,该方法通过给有向图中的顶点连通性以及边的权值赋予新的意义,保证了AGV工序的正确执行以及图中最短路径与任务执行时间最优的路径之间的等价性,最后采用了Dijkstra最短路径算法进行了最优路径的查找。对于拓扑地图中节点与节点之间的循迹行驶问题,本文在对所使用的AGV叉车运动学模型建模的基础上,将传统PID控制算法与模糊逻辑结合起来,对比例环节采用了模糊自适应的控制,积分环节采用分离式积分控制器,使得AGV循迹过程中能适应速度的变化,减小了超调量,从而保证循迹过程的平稳性。在有了AGV控制系统的整体设计方案以及关键问题的解决方案后,本文对AGV嵌入式控制系统的具体设计与实现进行了阐述,包括基于英飞凌的XMC4000系列MCU的AGV嵌入式主从控制器硬件部分以及在此硬件平台上的基于CMSISRTOS多任务软件部分。最后,通过现场调试,验证了AGV控制系统的全部方案。在采用AGV自动搬运及输送物料取代原有的人工作业后,灌装产线的生产效率、安全性、信息化程度等多方面指标都有了提升。
【图文】：

磁条,实物,引导方式

电子科技大学硕士学位论文方式环境中，灌装产线各个设备位置固定，，AGV 行驶区域节中所述的车外预定路径的引导方式。车外预定路径的为有源的引导方式，通过给预先在行驶路径上埋设电围产生电磁场来标识路径[20]，AGV 通过安装在车上的预设轨道的偏移，对于复杂的地面轨道可以选择是否检测性。磁性引导方式是无源的，通过在地面上铺设永对于电磁式的其铺设方式其更加简单、维护更加方便，场合其比电磁式的更加适合。而光学引导其通过在地反光性质有明显差异的物质，通过 AGV 上的光敏的传易受外界光源的影响而不稳定，对本应用环境并不适合方式更加适合本应用场景。为了防止磁条被 AGV 碾压 2-6 为磁条的实物图。

图模型

) ∈ R2 ( , ) ( , ), , 1,2, 、 ( , )分别为到和的距离。onoi 图 ( )为： ( ) ( 1), ( 2), , ( ) oronoi 图的生成元。i 图的定义可以知道，Voronoi 图的边是由每对射线而构成的，所以其能保证路径的安全性[17成元，只影响周围空间的生成元，其拐点和边，障碍物通常为一个多边形而不是一个点，所预处理，常见的方法有取障碍物的几何中心作具有代表性的点（顶点、边的等分点等）作为建模的模型，图中虚线部分为障碍物，本图采线部分即为 AGV 路径。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS203;TP273

【参考文献】