自动引导车导航与控制系统

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1、2002年3月农业机械学报第33卷第2期3新型自动引导车导航与控制系统陈无畏施文武王启瑞高立新朱婉玲【摘要】提出了一种可适应复杂环境、实时性强、鲁棒性好的自动引导车导航和控制系统,此系统集成了自动引导车的多种功能并采用在弧线上找点的方法进行导航。采用此系统的自动引导车不仅能快速处理环境信息,而且能有效避开动态和静态障碍物,安全、可靠地驶向指定的目标。通过多种环境模式的仿真实验,其结果表明本文提出的方法是正确和有效的。叙词:自动引导车导航控制中图分类号:TP24文献标识码:AANewNavigationandControlSyste

2、mforanAutomaticGuidedVehicleChenWuweiShiWenwuWangQiruiZhuWanling(HefeiUniversityofTechnology)GaoLixin(CheryAutomotiveCompanyofShanghaiAutomotiveGroup)AbstractThispaperpresentsanewnavigationandcontrolsystemforanautomaticguidedvehicle(AGV),whichhasbetterreliability,robu

3、stnessandreal2timeresponse,andissuitableforcom2plicateddynamicenvironment.ThenavigationandcontrolsystemoftheAGVintegratedmanyfunctionsanditadoptedanewnavigationmethodofsearchingpointsfromanarc.TheAGVwiththissystemnotonlycanquicklydealwithenvironmentinformationbutalsoc

4、anefficientlyavoiddynamicandstaticobstacles,andreachesthetargetsafelyandreliably.Theeffectivenessandcorrectnessoftheproposedapproachwasdemonstratedbymanysimulationexperimentresults.KeywordsAutomaticguidedvehicles,Navigation,Control[7]上述问题的方法,但同时也存在很多缺点。因此,引言须设计一种能够克服环

5、境不确定性,可靠地完成复自动引导车的实际应用环境常常是非常复杂、杂任务,且实现容易,鲁棒性、实时性好的控制系统。非结构化和时变的,而且存在着通讯和反应时滞、信为此,本文对导航和控制系统进行了研究。息不全等问题。现有自动引导车存在的关键问题是1数学模型缺乏灵活性和自主性,在新环境下或遇意外情况时,[1]往往不能很好地完成任务。此外,在具有静态和动采用前轮转向、后轮驱动的4轮自动引导车,如态物体的动态环境中实时导航和避碰是难度很大而图1所示。其运动学模型为[2～6]又亟待解决的问题。栅格法是一种能较好解决收稿日期:200104093安

6、徽省自然科学基金资助项目(项目编号:00043238)陈无畏合肥工业大学机械与汽车学院博士教授,230009合肥市施文武合肥工业大学机械与汽车学院硕士生王启瑞合肥工业大学机械与汽车学院副教授高立新上汽集团奇瑞汽车有限公司工程师,241009安徽省芜湖市朱婉玲合肥工业大学机械与汽车学院硕士生第2期陈无畏等:新型自动引导车导航与控制系统71·r度。考虑到距离、速度和方x=vfcos

7、H=vfsin<öl碍物速度),车身的安全度式中<——转向轮的转向角s1为这3个因素的非线性vf——前轴中心点速度函数,即H——车身相对于绝对坐标的转角图2自动引导车相对障s1=f(a1,a2,a3)(0≤s1≤1)l——自动引导车轴距碍物的距离、速度和方向(3)r——参考点O1到后轴中心O的距离式中f(·)——非线性函数a1——自动引导车与障碍物的相对距离a2——自动引导车与障碍物的相对速度a3——自动引导车与障碍物相对速度方向和其到障碍物连线的夹角对s1产生影响的参数a1、a2、a3具有模糊不确定性特征,可采用基于Takagi

8、2Sugeno模型的模糊[8]神经网络对安全度s1进行评判。以a1、a2、a3作为3个模糊量输入,输出为安全度s1,使用多种环境模图1自动引导车模型式的操作数据对{a1i、a2i、a3i、s1i}作为样本训练网络,设后轴中心点的速度为v,若选后轴中