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专利号: 2018102404934
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于AGV系统的轨迹跟踪控制方法,其特征在于,操作步骤如下所示:(1)建立AGV轮子动力学模型

AGV轮子设置为前轮和后轮,所述前轮由驱动电机和旋转电机驱动,所述前轮的驱动电机动力学方程为:其中:F表示驱动电机的驱动力,r表示前轮的半径,ud表示驱动电机的驱动力矩,Ra表示驱动电机的电枢电阻,km表示驱动电机的电磁转矩常数,k表示传动系统齿轮传动比,Va1表示驱动电机的输入电压;

前轮的旋转电机动力学方程为:

其中:I表示在转向轴上的AGV前轮的转动惯量; 表示AGV前轮的方向角, 表示 的二阶导数;ut表示旋转电机的旋转力矩;

(2)设立结构约束,建立AGV系统动力学模型

基于AGV系统的动力学模型的结构约束,得到扩展动力学方程:结合公式(3)和公式(4),设定结构约束为给定:对时间t进行微分后,得到结构约束下的第一个动力学方程:AGV的方向角和AGV的方向角速度为:

结合方程公式(6)和公式(7),得到:

对公式(8)中对时间t求导后,得到结构约束下的第二个动力学方程:结合公式(1)、(2)、(6)、(9),最终整理后得综合的动力学方程为:其中:d表示前轮中心点与AGV中心点距离;v表示AGV的运行速度;θ表示AGV的方向角;x表示AGV中心点在x轴上的位置分量;y表示AGV中点C在y轴上的位置分量;表示x的一阶导数,即AGV中心点在x轴上的速度分量;表示x的二阶导数,即AGV中点C在x轴上的加速度分量; 表示y的一阶导数,即AGV中心点在y轴上的速度分量; 表示y的二阶导数,即AGV中心点在y轴上的加速度分量;表示AGV前轮的方向角;表示θ的一阶导数;ω表示AGV的方向角速度;

(3)基于AGV系统的动力学模型的性能轨迹约束,求取约束力矩基于AGV系统的动力学模型的性能轨迹约束,AGV系统的动力学模型的力学系统动力学方程的一种表达方程为:其中:

力学系统的动力学方程另一种表达方程为:

其中:

结合(11)、(12)、(13),得约束力矩的表达方程为:其中:τ表示性能约束力矩向量,当AGV需要沿着预设的轨迹运行时,τ1、τ2分别表示:驱动电机和旋转电机应产生的驱动力矩和转动力矩;m表示AGV的质量;q表示关于x、y、θ、的中间向量; 分别表示q的一阶导数、二阶导数;t表示AGV的运行时间;

通过上述运算得到驱动电机和旋转电机所需的驱动力矩和转动力矩;

(4)建立基于Udwadia-Kalaba理论的轨迹跟踪控制器,通过所述轨迹跟踪控制器控制所述AGV系统的运行所述轨迹跟踪控制涉及为:当AGV系统需要沿着预设的目标运动轨迹运行时,根据步骤(3)得到驱动电机和旋转电机所需的驱动力矩和转动力矩,结合驱动电机的实际力矩和旋转电机的实际力矩,形成闭环反馈控制,使AGV沿着预设的目标运动轨迹运行。