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基于姿态分析的自导引小车控制器的设计(3)

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径以及矫正时间均固定，因此矫正过程中的偏差可能会呈现一种振荡衰减的趋势［12］。试验中发现：姿态、偏差矫正过程中一般振荡次数为1～3次，而后小车姿态回归到较为理想的状态。以直道运行为例，这一现象产生的原因如图10所示。偏差矫正轨迹与小车的车体中心线相切，由图10可知：3条轨迹线所对应的小车在NS与NM临界点处的姿态角不相同，从而导致其在NM与NS临界点处的姿态角也不同。若用相同半径的矫正圆弧以及相同的矫正时间来对不同初始姿态角的小车进行姿态矫正，必然会出现偏差的振荡现象。该振荡现象说明，进行姿态矫正时，出现了给予矫正量富余以及给予矫正量不足的情况，因此可能需要进行1～3次正常矫正才能使小车达到满意姿态。对于此次设计的低成本方案，这种现象较难避免，但对于正常使用基本无影响。图10 偏差矫正轨迹 3 试验 3.1 试验样机样机的驱动系统结构如图11所示。图11 驱动系统结构1.同步带轮； 2.同步轮键； 3.支架； 4.驱动轮键；5.驱动轮； 6.驱动轴； 7.套筒； 8.轴承电机与驱动系统之间通过5M600型号的同步带相连，可实现正反转，同时其减振作用可利于小车紧急停车时减小冲击力［13］。驱动轮选择26.7cm的铸铁芯橡胶轮，电机选用某公司型号为FBL-92HRS的无刷直流电机，该电机额定转矩0.8 N·m，额定转速3 000 r/min。减速机选用减速比为1∶30的斜齿轮减速机，型号为6GU-30K。 AGV的车架选用10号以及5号槽钢焊接而成，如图12所示。图12 AGV车架结构 3.2 试验准备试验中磁条选用宽30 mm，厚1.2 mm的N极磁条，磁条导航传感器与磁条距离为20±5 mm。同时，试验地面为水磨石地面，与橡胶轮的滚动摩擦因数为0.015～0.020，满足试验要求。试验中小车承载重量为1人重量，约60 kg。试验中利用秒表对小车在规定长度或规定半径的90°弯道上的行驶时间进行计时，通过计数时间可计算出小车实际运行速度，将实际运行速度与设置速度进行比较，即能知道小车运行姿态如何。原因在于，若小车实际运行速度远小于设置速度，则可知小车运行过程中姿态不好，“蛇形”运行过多，导致小车实际运行距离增大，从而运行平均速度降低。 3.3 试验方案及结果试验分为直道试验与弯道试验。本次试验为了更好地观测小车姿态矫正效果，将驱动轮之间的距离L固定为较大值，同时降低小车的设置速度，使小车转弯半径值R增大，姿态矫正过程更为具体、直观。 3.3.1 直道试验直道试验截取8 m长磁条作为导引路径，以不同设置速度分成两组并进行6次试验。求取每组试验平均速度以后，将试验平均速度与设置速度相比较，同时计算出每组试验平均速度所对应的相对误差限。直道试验方案及数据见表3。根据表3中数据可知，样车每组直道运行测得的平均速度相对误差限均在10%以内，在设置速度较低时相对误差限可保证在5%以内。同时相同设置速度下的每次试验，所测得的实际速度相差不大，小车的运行姿态保证较好。 3.3.2 弯道试验弯道试验的试验方法与直道试验相同。弯道试验以规定半径的90°弯道作为导引路径，其试验方案和平均数据见表4。表4中的行驶时间、实际速度和相对误差限均为平均值。弯道试验中各组试验的相对误差限均在15%以内，当速度较低时相对误差限可保证在8%以内。同时观测小车运行过程中驶入弯道时超调量最大，而随着小车继续行驶，超调量逐步减小，因此小车弯道运行时的姿态也保证较好。试验中弯道最小半径可达1.5 m。表3 直道试验方案及数据试验编号设置速度v0/（m·min-1）　测试距离L/m　行驶时间t/s　实际速度v1/（m·min-1）　实际平均速度v2/（m·min-1）　相对误差限/% 1 7.39 8 66.24　7.25 7.07　4.33 2 69.15　6.94 3 68.33　7.02 4 9.85 50.66　9.47 9.38　4.77 5 51.05　9.40 6 51.67　9.29 表4 弯道试验方案及数据试验组号　指定速度v3/（m·min-1）　弯道角度/（°）　转弯半径r/m　行驶时间t/s　实际速度v4/（m·min-1）　相对误差限/% 1 7.39 90 8.4　115.20　6.87　7.04 2 6.3　85.27　6.96　5.82 3 4.5　62.16　6.82　7.71 4 9.85 8.4　85.87　9.21　6.50 5 6.3　67.12　8.84　10.25 6 4.5　44.95　9.43　4.26 4 结论（1）对低成本AGV控制器的研究提出了一种快速、简便的优化方法，通过分析AGV运行姿态，并结合模糊控制理论，设计并优化了传统的AGV模糊控制器。（2）本文对AGV样机进行了设计，并

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