基于模糊控制的AGV轨迹跟踪研究.pdf

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1、基于模糊控制的AGV轨迹跟踪研究杨远航方庆瑭安徽工业大学马鞍山243002摘要：针对AGV轨迹跟踪问题，采用模糊控制原理，设计了一种模糊控制器。通过对AGV运动学模型的分析，得到了控制AGV在绝对坐标系中位姿变化的2个变量，并将这2个变量作为模糊控制器的输出变量，实现对AGV的轨迹控制。利用Matlab进行仿真，仿真结果较理想。关键词：AGV；模糊控制；轨迹跟踪；仿真中图分类号：TF242．2文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)02—0016—03Abstract：OnaccountoftheAG

2、Vtrajectorytracking，thepaperdesignsafuzzycontrollerwiththefuzzycontroltheory，obtains2variableswhichcontrolthepositionchangesoftheAGVintheabsolutecoordinatesystemthroughtheanalysisoftheAGVkinematicsmodel，andrealizesthecontrollingofAGVtrajectorybytakingthe2varia

3、blesastheoutputvariablesofthefuzzycontroller．Moreover，abettersimulationresultisyieldedsinceMatlabisemployedinsimulation．Keywords：AGV；fuzzycontrol；~ectorytracking；simulationAGV轨迹跟踪就是通过设计一种控制方法，c。s¨多sin一=D=(1)使AGV沿着事先规划好的曲线轨迹运行，从而实现精确跟踪。在实际运行环境中，由于AGV动力s+多sin一号=

4、=(2)学的高度非线性使得轨迹跟踪成为其控制环节的一个难题，许多学者对此做了相关研究¨。针对AGV动力学模型的高度复杂性和非线性，本文采用模糊控制来实现AGV轨迹跟踪控制。模糊控制．、p是一种基于规则的控制，它采用语言型控制规则，依照现场操作人员的控制经验或相关专家的知识来弥补被控对象动态特性中的非线性和不确定因素，设计时不需要建立被控对象的精确数学模型，具有较强的适应性。图lAGV运动学模型1AGV运动学模型AGV车体转动角速度本文研究2轮差速驱动AGV，即AGV的2===(3)驱动轮分别由1台直流伺服电机驱动。

5、2驱动轮安装在车体的中间部位，车体前后各有1个万向AGV车体几何中心的线速度轮支撑。AGV在绝对坐标系中可简化为图1所示~ORF+~-OLFYR+YL模型。图中为AGV左右轮之间的距离，D为驱—丁(4)动轮直径，∞(o、分别为左轮、右轮和车体转动角速度，、分别为左轮、右轮和车式中：驱动轮的半径r=。体几何中心线速度。左、右轮的运动学方程分定义速度向量别为一16一《起重运输机械>2011(2l／22．1输入输出变量的模糊化=㈩如图3，AGV轨迹跟踪系统的输入语言变量dL的词集为(ZO，VN，NR，ME，FR，VF，E

6、F)，假设车轮与地面之间只有滚动，没有滑动，表示(零，非常近，近，中等，远，非常远，极即满足理想约束情况，有远)。基本论域为[0，120]，单位为cm。语言变互sin0一cos0=0(6)量的词集为(NB，NM，NS，ZO，PS，PM，则AGV的运动学方程可以表示为PB)，表示(负大，负中，负小，零，正小，正中，正大)。基本论域为[一90，90]，单位0]为(。)。0(7)1j由AGV的运动学方程可看出，通过控制AGV车体线速度和角速度，即可实现AGV在绝对坐标系中不同位姿的运动。2模糊控制轨迹跟踪系统设计图3AG

7、V输入变量的模糊化假设在绝对坐标系中存在1条已经规划好AGV轨迹跟踪系统的输出语言变量(t)的词的由一系列的坐标点构成的曲线轨迹，AGV的集为(ZO，VS，SM，ME，BG，VB，EB)，表示当前位置由(，Y)来表示，距AGV当前位(零，非常小，小，中等，大，非常大，极大)。置最近的1个坐标点为P(，Y⋯)，如图2基本论域为[0，1]，单位为m／s。语言变量∞(t)所示的词集为(NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB)，表示(负大，负中，负小，零，正小，正中，正大)。基本论域为[一20，20]，单位为rad／s。

8、2．2隶属度函数的确定在轨迹跟踪系统中，输入、输出变量的模糊集合的隶属度函数全部采用均匀分布、全交迭的三角形，如图4所示。图2AGV模糊控制变量该模糊控制器有4个输入输出变量，d和口是输入变量，d是AGV当前位置点和与其相邻的下一位置点之间的距离，是当前角度0和期望角度之差。控制器的输出变量是线速度(t)和角速度(t)。各参数变量之间的函数关系为d=_二(8