基于PLC的磁导航AGV纠偏控制方法的研究

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“中国制造2025”强国战略目标的提出,催化了新一轮科技和产业变革,“智能制造”的概念迅速被提上改革的头阵。智能制造要求将各生产单元有效整合,统一规划生产,统一配置资源,形成一个高效的生产网络。物流作为自动化生产网络中的关键环节,直接影响着网络是否能高效运转,而AGV(Automated guided vehicle,简称AGV)以其高效、灵活和高度智能等优点迅速占领智能制造物流环节,传统AGV通常用常规PID控制,在运行中发现系统响应慢、车体抖动、轨迹偏差较大、运行不平稳等缺点,循迹效果一般。对此,本文提出一种基于优化函数的PID整定和模糊PID控制分段实施的控制策略,对AGV运行效率的提升和纠偏控制具有重要意义。本课题主要研究基于PLC-1200的磁导航AGV轨迹纠偏的问题,结合工厂环境对AGV的实际功能需求,进行了AGV的总体硬件结构的设计和主要元器件的选型和布置。在此基础上,对AGV作了运动学分析,得出AGV运动过程中轨迹偏移和角度偏差的一般表达式。完成直流电机纠偏调速系统的设计和数学建模,确立了系统中各环节的传递函数以及被控对象的传递函数。针对被控对象,分别进行常规PID控制器设计与仿真研究,基于优化函数的PID控制器设计与仿真研究和模糊PID控制器设计与仿真研究。仿真结果表明,基于优化函数的PID控制响应速度最快,超调量适当,模糊PID控制响应时间次之,轨迹偏差轻微震荡,常规PID控制响应速度较慢,轨迹偏差波动2-3次。基于仿真研究,本文提出一种基于优化函数的PID整定和模糊PID控制分段实施的控制策略,即在磁条轨道直线部分采用基于优化函数的PID控制,弯道部分采用模糊PID控制。利用博图V13编程软件进行系统总体控制流程的设计,对输入输出设备端口进行了I/O定义,编写了系统主程序和相应的子程序,完成程序调试。实验以AGV运行过程中的寻迹偏差和运行圈速为考察变量,进行常规PID控制和分段控制策略的实验,实验表明,AGV在两种控制器控制下均能满足寻迹要求,不会出现脱轨现象,相比之下,AGV在分段控制下的轨迹偏差比常规PID控制下轨迹偏差更小,运行速度更快,验证了分段控制的可行性和优越性。
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