集装箱运输自动导引小车的优化控制研究

来源 :同济大学机械工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:isaxu
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集装箱运输的迅猛发展使得集装箱的集散地—港口的调度任务日益繁重, 自动完成从泊位到集装箱堆场的运输已成为必要。本文对集装箱自动导引小车 (AGV)的跟踪控制、点镇定控制、定位停车及路径规划等方面进行了研究, 现将全文内容概要如下: 对全轮转向、后轮驱动的AGV进行了运动学分析,导出了相应的运动学方 程;针对所采取的航标探测与惯性导航相结合的导航方式,推导了全轮转向、 后轮驱动的AGV的航位计算公式。针对现有遗传算法无法兼顾全局搜索能力与 局部搜索能力的缺点,提出了两相遗传算法,该算法使遗传算法同时具备了较 好的全局与局部搜索能力。 在对AGV的控制方面,本文提出对控制律中的参数进行优化设计的思想, 实现系统的控制性能最优化,且将系统控制量限制在允许范围内。当AGV的初 始位姿改变后,控制参数也需重新优化以达到最佳的控制效果。实验表明,对 AGV控制参数的优化能显著提高其轨迹跟踪和点镇定的精度。并进一步提出了 一种控制参数在线优化方法,该方法无需利用控制参数的导数信息(事实上也 无法获取导数的表达式),且克服了直接用遗传进行在线优化时计算量大的缺 点。由于集装箱运输AGV的特殊引导方式,导致AGV的跟踪轨迹为离散节点。 将小车对离散节点的跟踪转化成小车对分段连续轨迹的跟踪,并根据AGV的运 动特性将对小车的直行速度v和转向角速度ω的控制律转换为对车轮的转速n 和转角β的控制律。 针对AGV存在正常工作模式(只能直线行走或绕中心转向)和停车模式(允 许AGV沿其车体方向侧向移动)的特点,将对AGV的定位停车控制分成两步 完成:首先,将处于正常工作模式的AGV引入待泊车位。为了让AGV顺利驶 入待泊车位,采用路径规划和模糊逻辑控制(FLC)相结合的手段:从AGV的当 前位置到待泊车位间规划出一条最佳行驶路径;然后,用FLC控制AGV按预 定路径行驶,并用两相遗传算法对FLC隶属度函数中的参数进行了优化以改善 定位停车精度。当AGV进入待泊车位后,让AGV进入停车模式,并编好相应 控制流程以顺利实现AGV的精确停车。 在路径规划方面,根据运行环境部分可知的特点,提出一种全局路径规划 和局部路径规划相结合的方法,以有效地利用已知环境信息,缩短小车行驶路 径,且实现AGV的有效避障;在此基础上还提出一种基于两相遗传算法的路径 再规划方法,进一步提高了AGV的运行效率。 最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。 关键词:自动导引小车,两相遗传算法,模糊逻辑控制,轨迹跟踪,点镇定,参数优化,在线优化技术,路径规划
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