【摘要】：AGV是一種典型的輪式移動機器人,它集機械、光電、計算機、控制、儀器等多個學科技術于一體,具有高度自動化、安全可靠、應用靈活等優(yōu)點。正是因為AGV的這些優(yōu)越性,使其在自動化生產(chǎn)車間、現(xiàn)代物流系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用,利用AGV構(gòu)建自動化物流系統(tǒng)能極大的提高生產(chǎn)效率,因此,對AGV的研究具有深刻的理論及工程實踐指導意義。定位導引精度和運動控制性能是AGV性能的核心評價指標。為提高AGV的定位精度與運動控制性能,本文通過調(diào)研大量國內(nèi)外AGV文獻資料,以兩輪差速驅(qū)動AGV為研究對象,對其運動學、定位導引與運動控制等核心問題進行了深入的理論分析與研究,主要研究內(nèi)容概括如下:1、介紹了AGV總體需求、工作流程、驅(qū)動系統(tǒng)的設計過程,通過對AGV運動的三個坐標系進行標定,推導了各坐標系下AGV的位姿表示及轉(zhuǎn)換關系,從而完成了AGV的運動學建模與分析。根據(jù)總體方案,介紹了AGV定位導引系統(tǒng)的硬件方案,從而設計了導引算法,并分別設計了相對定位與絕對定位算法,最后通過自適應加權(quán)算法將兩部分定位數(shù)據(jù)進行融合。2、開展了AGV運動控制的全面研究。通過Lyapunov理論以及位姿誤差方程設計了運動控制律,利用MATLAB進行了仿真驗證;然后通過建立AGV運動控制的靜態(tài)特性、動態(tài)特性、綜合特性評價模型,完成了對控制律作用效果的評價;最后,分析了控制律參數(shù)對運動控制的影響,并提出了滑模遺傳算法,然后以評價函數(shù)為滑模遺傳算法的適應度函數(shù)進行控制律參數(shù)的優(yōu)化,并對優(yōu)化前后AGV的運動性能進行了對比,從而驗證了參數(shù)優(yōu)化的重要性。3、分別設計了AGV控制系統(tǒng)的上、下位機軟件。一方面,通過分析下位機的開發(fā)環(huán)境,并基于TwinCAT PLC的開發(fā)語言設計了AGV主體程序以及下位機人機交互界面;另一方面,對上位機軟件進行功能模塊劃分,并采用Visual Studio軟件為上位機軟件開發(fā)平臺,以XAML為界面語言、C#為后臺設計語言,設計了WPF上位機軟件平臺。最后,設計了上位機與下位機軟件的通訊方案,通過對控制軟件進行調(diào)試,實現(xiàn)了上位機與下位機的通訊與數(shù)據(jù)傳輸,并測試了各功能模塊的功能,從而完成了控制系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn)。
[Abstract]:AGV is a typical wheeled mobile robot, which integrates mechanical, photoelectric, computer, control, instrument and other disciplines. It has the advantages of high automation, safety and reliability, flexible application and so on. It is precisely because of these advantages of AGV that it is more and more widely used in automation workshop and modern logistics system. Using AGV to build automated logistics system can greatly improve the production efficiency. The study of AGV has profound theoretical and practical significance. Positioning guidance accuracy and motion control performance are the core evaluation indexes of AGV performance. In order to improve the positioning accuracy and motion control performance of AGV, this paper investigates a large number of domestic and international AGV documents, and takes the two-wheel differential drive AGV as the research object, and studies its kinematics. The main research contents are summarized as follows: 1. The overall requirements of AGV, the workflow and the design process of the driving system are introduced. By calibrating the three coordinate systems of AGV motion, the position and pose representation and transformation relation of AGV in each coordinate system are deduced, and the kinematics modeling and analysis of AGV are completed. According to the overall scheme, the hardware scheme of AGV positioning and guidance system is introduced, and then the guidance algorithm is designed, and the relative positioning algorithm and absolute positioning algorithm are designed respectively. Finally, the two parts of localization data are fused by adaptive weighting algorithm. 2. A comprehensive study of AGV motion control is carried out. The motion control law is designed by Lyapunov theory and pose error equation, and simulated by MATLAB, then the evaluation model of static, dynamic and comprehensive characteristics of AGV motion control is established. Finally, the influence of control law parameters on motion control is analyzed, and a sliding mode genetic algorithm is proposed, and then the evaluation function is used as the fitness function of sliding mode genetic algorithm to optimize the control law parameters. The kinematic performance of AGV before and after optimization is compared to verify the importance of parameter optimization. 3. The upper and lower computer software of AGV control system are designed respectively. On the one hand, by analyzing the development environment of the lower computer, and based on the development language of TwinCAT PLC, the main program of AGV and the man-machine interface of the lower computer are designed, on the other hand, the function modules of the upper computer software are divided. Using Visual Studio software as host computer software development platform, XAML as interface language and C # as backstage design language, the upper computer software platform of WPF is designed. Finally, the communication scheme between the upper computer and the lower computer is designed. By debugging the control software, the communication and data transmission between the upper computer and the lower computer are realized, and the functions of each function module are tested. Thus, the software design and implementation of the control system are completed.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2288865