视觉导向的智能AGV控制系统和模糊控制器设计

论文摘要

随着自动化技术及信息技术的高速发展,作为连接和调节离散型物流系统的自动导向车（Automatic Guided Vehicle,简称AGV）,经过几十年的发展,已经成为自动化搬运系统、物流仓储系统、柔性制造系统（FMS）和柔性装配系统（FAS）的重要装备。其综合了传感器、信号处理技术、计算机技术、控制理论、通信技术、机械设计等多个学科的技术,具有运用灵活、运输效率高、工作可靠等特点。如何根据现有实验室条件,设计出一种跟踪误差小、动态响应快、能适应多种复杂环境,且具有较好鲁棒性的基于视觉导向的V-AGV控制系统,无论对实验研究和实际应用,都具有现实意义。本文在大量查阅了国内外相关资料的基础上,对国内外AGV及其技术发展的历史和现状,以及AGV的特点、类型、AGV系统的技术组成和关键技术作了系统的介绍。并通过对V-AGV的主要结构和工作原理的深入理解,利用实验室现有条件,构建了采用台式计算机控制、无线通讯的V-AGV车载控制系统。本文应用模糊控制方法和模糊PID控制方法进行了AGV路径跟踪控制研究,以AGV的距离偏差与角度偏差作为控制器的两个输入量,将小车驱动轮转动时间作为输出,设计了双输入单输出的模糊控制器和模糊PID控制器,并进行了仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,设计的控制器能使AGV较快速地跟踪路径,平滑地纠偏。但仍然存在着控制方法较为单一,不能实现更为复杂的动作和更高精度的导向的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 AGV的发展过程
• 1.2.1 AGV的国外发展过程
• 1.2.2 AGV的国内发展过程
• 1.2.3 国内知名AGV企业简介
• 1.2.4 AGV的特点与优势
• 1.2.5 AGV的运用行业
• 1.3 AGV的分类
• 1.4 AGV主要技术简介
• 1.4.1 电池技术
• 1.4.2 移载技术
• 1.4.3 驱动技术
• 1.4.4 通讯技术
• 1.4.5 导向技术
• 1.4.6 控制技术
• 1.4.7 安全技术
• 1.5 AGV车体模型简介
• 1.5.1 轮式AGV车体驱动结构
• 1.5.2 轮式AGV车体的转向方式
• 1.5.3 轮式AGV车体模型
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 AGVS的组成及工作原理简介
• 2.1 AGVS组成简介
• 2.1.1 AGVS的硬件组成
• 2.1.2 AGVS的软件组成
• 2.1.3 AGVS的控制系统组成
• 2.2 AGV单机组成简介
• 2.2.1 AGV的硬件组成
• 2.2.2 AGV的车载控制系统软件组成
• 2.3 本章小结
• 第三章 机器视觉与V-AGV的工作原理
• 3.1 机器视觉
• 3.1.1 机器视觉与人类视觉的差异
• 3.1.2 机器视觉在AGV上的应用
• 3.1.3 V-AGV视觉系统的结构
• 3.1.4 V-AGV的路径检测及控制原理
• 3.2 V-AGV的系统结构与工作原理
• 3.3 本章小结
• 第四章 V-AGV系统设计
• 4.1 V-AGV的硬件组成
• 4.1.1 实验用AGV车体结构及转向原理
• 4.1.2 视频及图像相关硬件
• 4.1.3 输入输出硬件模块
• 4.1.4 通讯模块与驱动控制电路
• 4.1.5 个人计算机PC
• 4.1.6 V-AGV硬件系统及工作原理
• 4.2 V-AGV的软件组成
• 4.3 本章小结
• 第五章 V-AGV导向控制算法研究
• 5.1 AGV常用的导向控制算法
• 5.1.1 传统控制算法
• 5.1.2 智能控制算法
• 5.1.3 复合控制算法
• 5.2 模糊控制理论及其基本原理
• 5.2.1 模糊控制理论的诞生与发展
• 5.2.2 模糊控制的基本原理
• 5.3 V-AGV模糊控制器的设计
• 5.3.1 模糊控制器输入输出变量的确定
• 5.3.2 对输入输出量进行模糊化
• 5.3.3 确定模糊控制规则
• 5.3.4 输出模糊量的清晰化
• 5.3.5 模糊控制器的Malab仿真
• 5.4 V-AGV模糊PID控制算法及实验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A（攻读硕士学位期间发表的论文）