【摘 要】
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自动导引运输车(AGV)能按规定的路线自动行驶,是物流系统核心关键设备。现有AGV充电方法包括传统的有线充电和无线电能传输(WPT)方式。基于WPT的AGV系统具有电池尺寸小、成本低等优势,具有广阔的应用前景。在AGV移动充电过程中,WPT系统受到外界干扰等影响产生较大电流纹波,导致充电效率不稳定。WPT系统中,线圈偏移和充电锂电池荷电状态(SOC)变化会带来互感、负载电阻等参数变化,进而引起输出
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自动导引运输车(AGV)能按规定的路线自动行驶,是物流系统核心关键设备。现有AGV充电方法包括传统的有线充电和无线电能传输(WPT)方式。基于WPT的AGV系统具有电池尺寸小、成本低等优势,具有广阔的应用前景。在AGV移动充电过程中,WPT系统受到外界干扰等影响产生较大电流纹波,导致充电效率不稳定。WPT系统中,线圈偏移和充电锂电池荷电状态(SOC)变化会带来互感、负载电阻等参数变化,进而引起输出电压失稳。本文针对如上问题开展深入研究,设计基于抗扰设计的AGV无线充电系统滑模输出控制策略。首先,建立基于LCC-S拓扑的无线充电系统电路的等效模型,推导系统输出电压与移相角之间的关系;针对AGV在充电过程中因定位精度问题出现的线圈偏移情况进行分析并建立互感扰动变量。在如上基础上,提出一种基于惯性滞后系统的滑模控制方法。基于无抖振滑模趋近律,设计了模糊逻辑规则与滑动扇区切换规则。在线圈偏移和参考电压变化时能够保持稳定的系统输出。针对线圈偏移和电阻变化造成系统输出不稳定的问题,提出了一种基于预测方程的未知输入观测器-滑模控制(UIO-SMC)方法。该方法通过设计一种包含预测方程的未知输入的扰动观测器。同时,通过观测器对滑模方法进行补偿,减少输出抖振,在线圈偏移和电阻变化时保持稳定的系统电压输出,有效抑制了扰动对系统造成的影响。其次,针对AGV低速行驶并短时停靠充电点过程产生的无线充电系统输出稳定性问题,提出一种基于滑模预测控制(SMPC)策略的输出功率控制方法。通过设计滑模预测模型并构造滑模参考轨迹,添加反馈校正系数并引入跟踪误差和控制输入,实时对控制模型进行校正。该算法在AGV小车慢速移动充电时可以保证系统的稳定性并具良好的动态跟踪性能。最后,建设实验平台对如上方法开展实验验证。通过对无抖振滑模控制、UIO-SMC、SMPC与比例积分(PI)控制实验结果对比,本文提出的改进滑模控制策略能够实现无线充电系统更加高效、连续以及稳定的输出。
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