单舵轮AGV路径跟踪控制方法的研究

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AGV是一种通过不同的导航方式引导,然后通过差速或者舵轮运动的自动引导车,由于物流行业的兴起,渐渐成为工业4.0的主力军,因此得到自动化行业学者的高度重视,尤其是AGV路径跟踪这方面的问题,是目前AGV行业最难解决也最需要解决的。AGV路径跟踪问题归根到底是消除AGV与设定轨迹偏差的问题,本文首先结合无人驾驶技术中应用得较为广泛的LQR控制和MPC控制,对激光导航方式的单舵轮AGV的路径跟踪控制方法进行了设计和研究,然后针对激光导航方式的AGV的输入误差设计了基于传感器融合的定位优化,最后针对有障碍物的特殊情况提出了基于贝塞尔曲线的动态避障方法,主要内容包括:首先分析单舵轮结构的AGV的运动学模型,介绍轨迹生成方法。然后通过轨迹参考点与AGV车体参考点得出鉴别跟踪效果的偏差模型,然后基于LQR控制提出了两种控制方式,并针对计算机系统提出了迭代的方式求解黎卡提方程,分析可知,基于运动学模型的LQR控制因为通过求解最优解的方式得出舵轮补偿角,具有较好的鲁棒性和快速性,但也存在没有预测性的缺陷。进一步地,设计基于MPC控制的路径跟踪控制,并根据嵌入式控制系统的算力不足问题提出了通过动态地改变控制时域的方法解决。针对激光导航仪定位问题,根据AGV车体常用的传感器,提出利用基于扩展卡尔曼滤波的传感器融合优化方法,对激光导航仪的测量值进行滤波优化。最后根据实际情况,路径跟踪可能会遇到障碍物的情况,提出基于贝塞尔曲线的动态避障方法,并再次验证路径跟踪算法的效果。
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