导航自走车控制系统设计与转向控制算法研究

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导航自走车(AGV:AutomaticGuidedVehicle)是一种以电池为动力,装有非接触导航装置的无人驾驶自动化搬运车辆,其中关键技术是车辆的自动控制,实现自主按预定轨迹运动。目前AGV控制系统主要特征是以车载计算机为核心,实现车辆姿态自动检测、导航信号的采集、导航决策及执行部件的控制等动作。 课题以自行研制的自动导航车控制系统为对象,综合利用了自动控制理论、电子电路技术、计算机接口技术、机电一体化技术、传感器技术,以及计算机程序设计等理论方法,设计出自走车的控制系统,完成计算机控制底层程序的设计,并对系统进行必要的基础试验研究。 试验车采用直流减速电机作为行走驱动,步进电机作为转向控制。系统采用一台便携电脑集中控制,并留有多种形式的扩展接口,为进一步研究GPS定位导航、计算机视觉导航等保留一定的扩展空间。 在课题研究中完成了自走车硬件控制系统、软件系统的设计。在硬件控制系统的设计过程中,在查阅相关文献、设计手册、专业书籍的基础上,设计相应的元器件,设计相应的辅助电路,完成主驱动控制部分和转向控制部分的设计。软件系统采用Delphi语言作为开发平台,利用它的多线程技术编制控制程序。结果表明,控制系统能够满足试验要求,能够对简单轨迹进行跟踪。 课题研究的重点是控制系统各部分的组成,电路的设计,转向姿态的检测,步进电机控制和系统控制软件对计算机并行接口的操作。试验结果表明,对普通的应用来说计算机并行接口并不复杂,了解了它的各脚功能后再配以合适的应用程序,就可以利用计算机并行接口实现相应功能。 在分析了自走车的转向过程后,将转向过程分为偏转、保持、转向轮回轮三个阶段,并且编制了转向控制程序,控制步进电机控制器输出脉冲实现相应的角度偏转,并且用Matlab软件进行仿真,结果表明控制方法是可行的。 通过实地运行试验,表明试验车的控制系统设计能够达到预定的试验要求,转向控制算法合理。虽然转向梯形等机械部分、路面情况以及车体打滑等情况的影响试验结果有一定的误差,但可以认为系统工作可靠,满足控制要求。 试验车控制系统的设计完成以及转向控制算法的设计成功,一方面为进一步研究GPS导航、计算机视觉导航等系统的研究提供了一种试验平台,另外也可以作为研究移动作业机器人的一个平台。其研究结果为以后实现精确的轨迹跟踪算法研究提供了一些重要参数及理论基础。同时,对相关的一些课题也具有一定的参考价值。
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