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摘要：AGV车是现代物流领域的一个重要研究和发展课题。研究高性能、高效率性、高稳定性的AGV导航技术，一直受到国内外学者的高度重视。针对娱乐行业载人设备的特点和AGV车在娱乐行业中的应用，本文采用PID及模糊控制方式，设计一种基于二维条码导航的AGV控制系统。
关键词：AGV；导航；娱乐行业；差速
Abstract：AGV vehicle is an important research and development subject in the field of modern logistics.Research on AGV navigation technology with high performance，high efficiency and high stability has been highly valued by scholars at home and abroad.In view of the characteristics of manned equipment in the entertainment industry and the application of AGV vehicles in the entertainment industry，this paper adopts PID and fuzzy control methods to design an AGV control system based on 2d barcode navigation。
现状：
自从AGV车在我国的研制和生产成功以来，AGV应用领域在不断地扩展，以物流领域最为突出，最几年，智能服务机器人能实现自动避障、语音识别并能与人对话、用于服务性行业。
AGV车在娱乐行业的应用是一个新兴领域。将AGV车用于载人设备，不同于其他领域，更加关注于AGV运行的稳定性、可靠性和安全性，在娱乐行业中安全性是至关重要的。
AGV的引导方式：
AGV的引导方式主要有磁导航，磁导航，惯性导航、激光导航、视觉导航等。引导方式对AGV的运行有着重要的作用，对于不同的工作环境对导航方式有不同的要求，应根据实际情况选用不同的引导方式。本文讲述一种应用二维条码在AGV导航控制中设计和应用。
1系统硬件结构及组成
1.1系统框图如下
图1
1.2本文设计采用全程二维条码做为AGV导航的依据。AGV导航包括中途分岔、转弯功能、定点停车、实时调速等功能。
1.3二维条码的选择：二维码码带。其特征为数据矩阵码带，适应于较为恶劣的环境，抗化学腐蚀、抗油、气体燃料等较为适合大多数应用场合。
1.4二维码识别系统：选用入射光定位系统的读取头。其特征：最大允许速度可达8m/s，内置LED闪光灯，CMOS摄像头，CAN通讯最快1MB/s，可输出读关与二维码带之间的角度值和偏差值，数据精确到0.01mm，数据刷新速率达到8ms。
1.5导向方式：本文设计AGV车结构，采用差速并配合转向结构来组合控制AGV的运行。驱动及导向均使用高性能伺服电机及驱动器，使得小车的性能得到最大限度的提升。
AGV车结构图如下：
图3—导航框图
2.2分岔的选择
运行在具有分岔轨道中，轨道选择也至关重要。类似红绿灯规则，AGV避障的选择，关系到整个运行系统的稳定性，可靠性。
全程轨道预设多条运行轨道，AGV车运行时，实时判断轨道上车辆信息数据。当某条轨道上车辆异常或轨道无法满足运行时，AGV将切换运行路线，保证车辆的顺序运行。
2.3PID及模糊控制的应用。
转向控制主要是应用PID及模糊控制，是将系统的给定值与实际输出值构成的控制偏差，通过一系列的运算构成控制量。在实际系统控制过程中存在很多不确定性的因素，只单独应用常规PID控制往住不能达到理想的控制效果，控制性能较差。本项目采用PID和模糊控制配合，根据偏差量范围选择PID参数选择最优参数。如下图所示，描述预设值与被控对象的组合关系。
图5—转向和差速的计算模型
●根据二维码识别系统反馈偏差值（AGV车与二维条码的偏差，AGV车与二维条码的偏差角度值），使用PID及模糊控制计算下一时刻AGV车所需要的运行姿态。从而计算出AGV车中心转向角度α、β。
●根据中心转向角度、前后轮之间的中心点转向的角度α、β；前后轮距离、左右轮之间的距离，利用三角公式可算出每个车轮转向角度（如图5所示）。
3）PID模型
简化PID算法，应用改良后PID公式如下：
Sv=Pv+Ka*Y+Kb*γ；
Sv：输出控制驱动和转向的控制量；
Pv：驱动和转向控制量当前量；
Y：AGV车与二维条码的Y偏差；
γ：AGV车与二维条码的偏差角度值γ；
根据调整控制的目标值Y=0；γ=0；再依据上述公式计算方法，在调整合理的Ka、Kb值，使得AGV车在轨道上稳定运行。
2.4路径规划
1）路径规划是指在AGV车在运行轨迹中，根据自身状态寻找一条从起始位置到目标位置的路径，路径规划需依据一定的逻辑算法。
在本文中轨迹全程粘贴二维条码，并在需要的位置粘贴分岔条码，因此对路径的选择比较简单，只需根据需要岔路上其他AGV车的状态及自身状态判断运行在哪个岔路上即可。
3运行测试结果
为了得到PID参数的合理性和可靠性，设计合理实验轨道对AGV车辆进行测试，实验轨道需包含测试AGV车的分岔、左转、右转及原点打转功能。设计轨道图如下：
图8—Y值偏差（度）
4.结束语
采用本方案控制方式已经安装到多地娱乐场所，由于使用先进合理的导航控制技术及精确控制算法，本AGV车在娱乐场所应用灵活，现场运行稳定，维护工作简单方便。
参考文献
[1]罗志凡；卢耀祖；张氢；卞永明；一类自动引导小车的路径规划方法[J]；中国工程机械学报；2004年04期
[2]雷定猷；张兰；；AGV系统的调度优化模型[J]；科学技术与工程；2008年01期
论文作者:苏自云
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/5/31
标签：条码论文; 轨道论文; 偏差论文; 分岔论文; 方式论文; 角度论文; 路径论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;