最新基于视觉导引的AGV控制系统研究系统建模及控制器设计讲学课件
AGVPPT课件
• 无线通讯模块(RF)：在AGV小车和上位 机中起着媒介作用，上位机发送的控制 命令通过无线通讯装置到小车微控制器 ，当小车反馈自身状态时，则通过无线 通讯装置发送给主机
4
AGV动力总成分类和控制策略
.
7
Motor Control（运动和驱动模块）
.
8
Motor controller
• Motor style: PMSM • Battery voltage: 48V • MOSFETs with 100V (D2PAK/TO220) - usage : 6/12/18pcs • Rotor monitoring : resolver / decoder • Gate driver : • MCU: M3/M4 • Current samping : shunt resistor +AMP or hall • Others for current samping : with the increasing of quality of AGV , the
AGV控制策略
运动距离的控制：如果是步进电机，需要 采用速度闭环控制驱动电机转动；如果是 PMSM（目前主流），则需要伺服功能精确 控制电机转子停止位
－运动速度的控制：AGV小车不可以开的过 快，而且要平稳，需要PID算法设置实现速 度环路的控制
－运动方向的控制：精确实现电机转动的 正反向
.
5
舵轮的选择和结构布置
• Current sensing between DC+ and DC- : from battery system provider
惯导与视觉相结合的AGV叉车控制系统设计分析
惯导与视觉相结合的AGV叉车控制系统设计分析随着社会的发展和科技的进步，新型的运输工具开始企业在生产过程中得到了应用，本文介绍了通过惯性进行导引的AGV叉车控制系统的基本原理，AGV 控制系统在应用的基本结构和软硬件设施是助力生产的基础，想要实现AGV叉车控制系统的完美设计，需要加强设计管理，明确基本设计要求，做好AGV叉车控制系统的设备检测，这也是使用过程中需要进行掌握的重要内容。
想要提高AGV叉车控制系统的设计质量，很多企业开始采用惯性导引的AGV控制的设计方法。
标签：惯性引导；AGV叉车控制系统；设计分析在进行AGV叉车控制系统的设计过程中，采用惯性导引的方式，设计完成后通过实验表明，样车在整个运行过程中相对传统的AGV叉车控制系统来说，更加的稳定，具有精准的定位功能、能够实现控制要求。
惯性导引设计出的AGV 控制系统是当前生产企业柔性制造系统和自动仓储系统中的主要运输手段。
科技的发展让无人作业逐渐成为生产设计的重要应用内容，AGV叉车作为一种智能化无人驾驶的运输工具，具有很高的生产效率、能够在运行过程中实现高精度定位，是当前网络发展的重要体现。
1 AGV叉车控制系统的应用现状我国的惯性导引AGV叉车的制造过程中应用比较多的技术就是激光导引、电磁导引两种，电磁导引技术的应用实现是靠在AGV叉车的行驶的主要路线上安装导线来进行运行导引，这种导引方式只适合简单的运行路线，并且该路线不能进行任意的规划。
与此同时，激光导引的应用实现是在AGV叉车的运行路线的周围进行激光反射板的安装，来保证运行位置的精确性，AGV控制系统会发射出激光，通过对路线周围的反射板所提供的激光束来进行运行位置的判断，与电磁引导技术不同的是其引导的路线能夠根据具体运输情况进行任意的规划。
2 AGV叉车控制系统的结构AGV叉车控制系统主要分为调度系统和控制系统两部分，调度系统的设计为固定式基站的形式，控制系统的运行需要电池来提供所需的电量，在AGV叉车控制系统的应用过程中系统之间主要是通过ZigBee的无线模块来实现通讯的，AGV调度系统的运行需要计算机与ZigBee模块实现连接。
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真.pptx
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
4 如何建立电机驱动模型？
目标：寻找输入电压与车轮速度（vlv
直流电机动态过程的微分方程如下：
r）之间的关系。
••
•
m e n m n n Kc U a K f Tc
此时忽略车体质量、摩擦阻力对车速的影响，则电机的理想空载转速=车轮转速。 理想空载表示负载转矩为零。则：
在分析小车处于转弯状态时的速度时不能 将小车当做质点，那么应该研究哪一点的速度？
位移=速度*时间，但M点的速度并不好直 接表示，因此考虑用位移之间的数量关系来表
示 EdM 。
EdM D sin EdO
目标：需要寻找
关系。
、EdO 与速度之间的
与电机直、接E控dO制均的与速O度点速vl度、vvor相相关关。，且 vo
t
0
dt
0
vo / R (vl vr ) / 2R R L(vl vr ) / 2(vr vl )
•
v / L
3 如何建立运动学模型？
t
t
EdO X 0 0 vOxdt X 0 0 vO sindt
•
EdO vO sin (vl vr ) sin / 2
由于 很小，则 sin
选择状态变量x1=△v，x2=θ，x3=Edm， 并令输入u=△U，输出y=Edm。可以得 到系统的状态矩阵如下
•
v
1
v
k
U
m
m
•
v / L
•
E dm
D
v
vc
L
1/ m 0
A
1/ L
《AGV自动导引车》课件
AGV的历史与发展
起源
AGV最早起源于20世纪50年代 的美国，最初用于军事用途。
发展历程
随着技术的不断进步，AGV逐 渐应用于民用领域，经历了从 模拟控制系统到数字控制系统 的演变。
当前趋势
随着物联网、人工智能等技术 的融合应用，AGV正朝着智能 化、协同化、柔性化的方向发 展。
未来展望
未来AGV将更加普及，成为智 能制造、智慧物流等领域的重
搬运系统需要具备高精度、高稳定性和高安全性的特点，以保证货物的安全运输和 准确卸载。
03
CHAPTER
AGV自动导引车的关键技术
路径规划技术
路径规划技术是AGV自动导引车 的核心技术之一，它涉及到如何 根据起点和终点之间的最优路径
进行导航。
路径规划算法通常采用启发式搜 索、图搜索、动态规划等算法， 以实现最短路径、最少时间、最
传感器技术
传感器技术是AGV自动导引车的关键技 术之一，它涉及到如何获取周围环境的
信息和数据。
AGV通常采用多种传感器，如磁感应器 、红外传感器、超声波传感器等，以实
现全方位的环境感知。
传感器技术需要处理各种数据和信息， 如障碍物距离、路面状况等，以提高感
知精度和可靠性。
04
CHAPTER
AGV自动导引车案例分析
驱动系统包括电机、电池和控制 装置等部分，电机负责提供动力 ，电池负责提供能源，控制装置
负责控制电机的运行。
驱动系统需要具备高效、稳定和 节能的特点，以保证AGV的长寿
命和低维护成本。
搬运系统
搬运系统是AGV的重要部分，负责货物的装载和卸载。
搬运系统包括货叉、升降装置和倾斜装置等部分，货叉用于叉取货物，升降装置用 于调节货物高度，倾斜装置用于将货物倾卸到指定位置。
基于惯性导引AGV控制系统的设计研究
基于惯性导引AGV控制系统的设计研究摘要简要地介绍了基于惯性导引的AGV控制系统的原理和组成，并对AGV控制系统结构和软硬件设计进行了阐述，提出了一种采用惯性导引控制的AGV设计方法，并通过样车实验结果表明，样车运行过程稳定，定位精度较好、控制性能良好。
关键词AGV；惯性导引；系统设计0 引言自动导引运输车(AGV)系统是当今柔性制造系统（FMS）和自动化仓储系统中物流运输的主要手段。
作为一种无人驾驶工业搬运车辆，高速高效、高定位精度、智能化、网络化是目前自动导引小车系统的重要研究内容。
国内自动导引运输车较多采用电磁导引与激光导引技术，电磁导引是在AGV行驶路径上埋设导引线进行导引，电磁导引方式不适合复杂路径，路径不可任意规划。
激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束来确定其当前的位置与方向，其导引路径可以任意规划，但其导引方式不适合激光反射板容易被货物遮挡或者不易安装的场合，同时激光导引技术在导引过程中存在盲区多的缺点。
惯性导引技术在航天和军事上较早运用，是AGV领域新兴的一项技术，其主要优点是技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广。
惯性导引技术已被国外的许多AGV生产厂家所采用。
近年来MEMS惯性敏感元件的高速发展使惯性导引在工业领域得到广泛应用，其高集成度、高性价比等特点极大推动了惯性导引技术在自动导引小车系统领域研究的发展。
本论文研究一种惯性测量方法，采用捷联结构的惯性导引技术，提出一种AGV控制系统的解决方案。
1 系统总体结构系统由AGV调度系统与AGV控制系统两大部分组成。
AGV调度系统为固定式基站，AGV控制系统则为车载控制系统由电池进行供电，两大系统之间通过ZigBee无线模块进行通讯，如图1所示，AGV调度系统是由计算机外接ZigBee 模块组成，而AGV控制系统则分别由AGV控制器、位置检测装置及AGV驱动器三大部分组成。
激光导航AGV车载控制系统设计与路径跟踪算法研究
激光导航AGV车载控制系统设计与路径跟踪算法研究一、概述随着科技的日新月异，人工智能(AI)和机器学习(ML)已经逐渐渗透到我们的日常生活中，而在物流、制造、医疗等领域，它们的应用更是日益广泛。
在这些领域中，自动导引车（AGV）发挥着重要的作用，它们能够高效地完成各种复杂的任务，大大提高了生产力和效率。
传统的AGV导航方式往往依赖于复杂的环境传感器和人工编程，这不仅增加了系统的成本，还限制了其应用范围。
为了解决这一问题，本文提出了一种基于激光导航的AGV车载控制系统设计与路径跟踪算法的研究。
该系统能够在无需人工干预的情况下，实现AGV的高效运输任务，并通过先进的路径跟踪算法，确保车辆的稳定运行。
我们将详细介绍激光导航AGV车载控制系统的设计与实现细节，为相关领域的科研人员和工程师提供有价值的参考与借鉴。
1. 激光导航AGV的发展背景与现状随着科技的不断发展，物流自动化和智能化已经成为行业发展的重要趋势。
在这个大背景下，激光导航AGV（自动导引运输车）作为一种先进的搬运设备，因其具有高精度、高灵活性和高效率的特点，在国内外物流领域得到了广泛应用。
在传统的人工搬运方式中，人力劳动强度大，工作效率低下，且容易出现误操作。
为了提高物流运作的自动化水平，减少人力成本，自20世纪90年代以来，各国开始研究和发展自动化搬运系统。
激光导航AGV作为一种新兴的技术手段，其发展速度迅速，已成为现代物流配送领域的重要组成部分。
激光导航AGV已经在许多国家和地区得到应用，如美国、德国、日本等。
激光导航AGV的研究和应用也取得了显著的进展，在机械制造、纺织服装、食品加工、电子电器等行业得到了广泛应用。
尽管激光导航AGV在技术上取得了一定的突破，但仍面临一些挑战。
AGV的路径规划和导航稳定性仍然需要进一步提高；AGV的智能调度和路径优化问题也有待进一步研究和解决。
未来激光导航AGV的研究和应用还需要在核心技术和关键问题方面进行深入探索和创新。
基于机器视觉技术的AGV导航系统设计与优化研究
基于机器视觉技术的AGV导航系统设计与优化研究随着科技的不断发展和人工智能技术的日益成熟，自动导引车（AGV）在物流行业中得到了广泛的应用。
作为一种能够自主感知环境并进行智能导航的移动机器人，AGV的导航系统设计和优化显得极为重要。
本文将基于机器视觉技术对AGV导航系统进行研究与优化。
首先，我们将介绍机器视觉技术在AGV导航中的应用。
机器视觉可以帮助AGV感知周围环境，并根据环境信息做出决策。
例如，使用摄像头感知物体的位置和形状，通过图像处理算法提取特征并建立地图，然后根据地图进行路径规划和导航。
此外，机器视觉还可以用于识别交通标志、检测障碍物等，从而确保AGV在导航过程中的安全性。
其次，我们将讨论AGV导航系统的设计原则和关键技术。
首先，导航系统应具备较高的精度和稳定性，能够准确感知环境并正确地进行位置识别和导航。
其次，导航系统应具备较快的响应速度和较低的计算复杂度，以便能够在实时运行中实现高效的导航。
此外，导航系统还应具备较好的自适应能力，能够根据环境的变化及时调整导航策略。
针对以上需求和原则，我们将提出一种基于机器视觉的AGV导航系统设计方案。
首先，我们采用多传感器融合的方式，将机器视觉与激光雷达、惯性导航等传感器相结合，提高导航系统的感知精度和可靠性。
其次，我们引入深度学习算法，通过大量训练数据对图像进行学习和识别，从而实现更准确和高效的物体检测和识别。
同时，我们还将设计并优化导航算法，结合图像处理和路径规划技术，实现AGV在复杂环境下的自主导航。
为了验证我们提出的导航系统设计方案的有效性和可行性，我们将进行一系列实验。
首先，我们将构建实验平台和测试场景，包括模拟仓库环境和各种不同的物体、障碍物。
然后，我们将收集并标注大量的图像和传感器数据，用于训练和测试导航系统。
最后，我们将通过与传统导航系统进行对比实验，评估我们提出的方案在导航准确性、稳定性和实时性等方面的优势。
在实验结果的基础上，我们将进一步对导航系统进行优化研究。
AGV介绍ppt课件
2.AGV的主要导引方式介绍
直接坐标导引 激光导引
电磁导引 惯性导引
磁带导引
光学导引
视觉导引
GPS导引
惯性导引
激光导引
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电磁导引
磁带导引
磁带导引
自然导引
电磁导引
• 电磁导引是较为传统的导引方式之一， 目前仍被许多系统采用，它是在AGV的 行驶路径上埋设金属线，并在金属线加 载导引频率，通过对导引频率的识别来 实现AGV的导引。
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在无人运输车（AGV）头部 下方安装一个RFID读卡器，与 AGV控制系统对接，然后在轨道 节点处安装一个电子标签，并赋 予每个节点上的电子标签一个ID 号和定义，比如节点A处代表 AGV要拐弯，用ID号00001表示， 一旦运输车在经过A处时，RFID 读卡系统会读取A处的电子标签 ID号，并根据ID号的特定指令做 出相对应的拐弯动作，从而实现 AGV调度系统功能、站点定位功 能。如图：
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麦克纳姆轮运动
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三、AGV的系统
• 1.AGV的车载控制系统
①磁导航AGV控制系统 磁导航AGV控制系统原理：车载控制系统通过对磁导 航传感器、RFID地标传感器、漫反射式红外检测传 感器、碰撞胶条、面板控制按钮等信号的采集，经过 编写好的算法程序计算处理，控制驱动单元、装卸机 构、显示屏等执行机构，实现AGV的导航控制、导引 控制、装卸控制。
• 麦克纳姆轮是瑞典麦克纳姆公司的专利。这种全方位移动方式是基于一个有许 多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的 机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。
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AGV及其控制器设计与开发
AGV及其控制器设计与开发随着自动化和智能化技术的快速发展，自动导引车（AGV）及其控制器在工业应用中的地位越来越重要。
本文将介绍AGV和控制器的基本概念、原理，分析设计与开发过程中的关键技术，并探讨未来的发展趋势。
AGV是一种能够自主或半自主地完成货物运输任务的车辆。
它通常配备有电池、电机、传感器等组件，可在预先设定的路径上行驶。
控制器是AGV的大脑，负责接收来自传感器的信号，根据控制算法作出决策，调整车辆的行驶状态。
AGV的主要驱动方式包括轮式、轨道式、悬挂式等。
电机是AGV的重要组件，它直接影响AGV的性能。
传感器如激光雷达、摄像头、超声波等用于获取环境信息，帮助AGV进行路径规划和障碍物识别。
控制算法是实现AGV自主行驶的关键，它可以根据传感器获取的信息，结合预定的路径，计算出AGV所需的行驶轨迹。
AGV控制器设计与开发的核心是硬件和软件部分。
硬件部分主要包括主控制器、电机驱动器、传感器接口等。
主控制器一般采用嵌入式系统，具有强大的计算能力和实时性。
电机驱动器用于控制电机的转速和转向，直接影响AGV的行驶性能。
传感器接口用于连接各类传感器，以获取环境信息。
软件部分则包括控制算法、通信协议、系统诊断等。
控制算法是实现AGV自主行驶的关键，它可以根据传感器获取的信息，结合预定的路径，计算出AGV所需的行驶轨迹。
通信协议则负责控制器与其他设备或系统的信息交流。
系统诊断用于实时监测控制器的运行状态，确保其稳定可靠。
在AGV控制器设计与开发过程中，需要注意以下几个问题：路径规划与优化：不仅要考虑预设路径的准确性，还要结合实际应用场景，如货物的放置位置、装卸货方式等，进一步优化路径规划算法。
传感器融合与精度提升：结合多种传感器，如激光雷达、摄像头、超声波等，提高环境感知的精度和稳定性。
能耗优化：通过选用高效电机、优化行驶路径等方式降低AGV的能耗，提高续航能力。
安全性提升：加强紧急情况下的处理能力，如设置紧急停车装置、加强避障能力等，提高AGV的安全性能。
AGV及AGVS的开发与应用课件
双门限 脉宽调制
差动放大
uc
三角波
AGV基本工作原理
e1
e2
L
AGV基本工作原理
转向机构
e1
探头
e2
e
控制器
导向电缆 导向电机
车体
激光导引式AGV的基本工作原理
我们的自动引导车解决方案 > E’nsor® > 激光导航(2/2)
激光导航(2/2)
我们的自动引导车解决方案 > E’nsor® > 磁体导航(2/2)
AGV车型
型号：WW551
中文特征名：辊道式
车重（kg）：600
载荷（kg）：600
几何尺寸（mm）：
1950x1140x1890
定位精度（mm）：
±5
装卸货高度（mm）：
600
导引方式：激光导引
AGV车型
型号：WW552 中文特征名： 单双托盘辊道式 车重（kg）：1100 载荷（kg）：1200 几何尺寸（mm）： 2750x1340x1890 定位精度（mm）：±5 装卸货高度（mm）：600 导引方式：激光导引
磁钉导航(2/2)
激光导引式AGV系统示例
AGV系统模块化设计方法
AGV系统设计的模块化技术 ---- 探头 / 传感器
AGV系统设计的模块化技术 ---- 探头 / 传感器
AGV系统设计的模块化技术 ---- 信号处理 / 放大模块
AGV系统设计的模块化技术 ---- 控制 / 接口模块
AGV的应用领域
20世纪80年代末，汽车工业（57%）、柔性制造系统（FMS，8%）、
柔性装配系统（44%）。至今已普及到机械、化工、食品饮料、电子、造
AGVPPT课件
.
单舵轮（不常采用） 双舵轮以及多个舵轮 －舵轮中线布置(如右图），控制器左右各 有1套电机 －舵轮对角布置，每个角落布置1台电机
demand of current is steadily raising so we can find more and more opportunity of Hall IC ;
.
9
Current sensing
• Current sensing between phases : Hall devices with usage of 2pcs
AGV动力总成
Blossom Everywhere
Cliff Zhao Product Marketing Manager
AGV定义和概述
• 自动导引小车（Automatic Guided Vehicle)是一种在计算机 监控下，根据具体规划和作业 要求完成取货，送货，充电等 任务的无人驾驶自动化电动车 辆，广泛用于智能仓储物流系 统中，其效率高，灵活性好， 在欧洲为代表的技术先进国家 中得到广泛应用，并逐步在生 产，装配生产中占据一席之地 。
.
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Motor Control（运动和驱动模块）
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Motor controller
• Motor style: PMSM • Battery voltage: 48V • MOSFETs with 100V (D2PAK/TO220) - usage : 6/12/18pcs • Rotor monitoring : resolver / decoder • Gate driver : • MCU: M3/M4 • Current samping : shunt resistor +AMP or hall • Others for current samping : with the increasing of quality of AGV , the
惯导与视觉相结合的AGV小车控制系统设计
惯导与视觉相结合的AGV小车控制系统设计张永泽艾长胜张尉Summary：随着社会的发展与进步，人们对自动化生产的迫切需求越来越大。
为进一步推动生产系统的柔性化中，AGV小车在物料运输方面起到了重要的作用。
AGV小车的分类比较多，如电磁导引小车、激光导引小车、磁条导引小车惯性导引AGV小车等。
因惯性导航系统灵活性高、技术先进、定位精度高、适用范围广等优点。
但同时也存在累积误差比较大并且难以消除等缺点。
本文就以惯性导引小车为主要研究对象，并将惯导技术与视觉传感器技术相结合，实现AGV小车的路径规划。
Key：AGV；惯性导航；视觉导航；控制系统1AGV小车简介及分类1.1AGV小车简介自动导引小车是指装有电磁或光学等自动导引装置, 可以按照指定的或固定路径行驶的, 并且具有保护装置以及运输功能的运输小车。
1.2AGV小车的分类1.2.1磁导引方式优点是磁条的铺设过程比较简单，并且路线调整比较容易。
缺点是磁带外漏，易受到磨损、污染及机械损伤。
1.2.2激光导引方式优点是线路比较容易调整，使用范围比较广，无需铺设导线。
这种导引方式的缺点是受到外界光线的影响比较大。
1.2.3视觉导引方式优点是在AGV小车的前端装有CMOS视觉传感器，通过图像采集卡将采集到的信息转化为能够被识别的信号。
1.2.4惯性导引方式这种导引方式的主要元器件是陀螺仪，优点是定位精度比较高，灵活性较强；缺点是累积误差比较大。
2控制系统硬件电路设计2.1主控制器的选型AGV小车需要对红外避障模块、防撞模块、惯导模块以及视觉传感器模块输出的信号进行处理。
本文选用STM32F103VET6模块作为主控制器。
STM32F103系列单片机的内核是32位的Cortex-M3 CPU；拥有32K~128K的闪存程序存储器以及6K~20K的SRAM，其内部资源丰富，处理信息的能力很强，可以满足本文题目的设计要求。
2.2陀螺仪2.2.1陀螺仪简介陀螺仪是一种惯性传感器，可组成惯性导航系统。
AGV自动导引车ppt课件
10
2.车外间断标志
标志跟踪方式中有一种称为视觉导引法，即在所经路径上断 续地设有若干引导标志或反射板，小车据此自动识别和判断 路径。但有些标志跟踪方式不把标志贴在行走路径上，而是 贴在顺着路径的相应的天花板上。引导的标志除条形码以外， 还可用圆形、方形、箭头等图形，总之应当是易于识别和处 理的图形。
3
牵 引 式 自 动 导 向 搬 运 车
4
单元载荷式自动导向搬运车
5
AGV的导引方式
AGV导引方式是指决定其运行方向和路径 的方式。常用的导引方式分为两类： 预定路径方式，非预定路径方式。
6
预定路径方式
是指在事先规划好的运行路线上设置导向的信息媒介，AGV通过 检测出它的信息而得到导向的导引方式。 1.车外连续标记
AGV自动导引车
1
AGV
AGV的概述 牵引式AGV、单元载荷式AGV AGV的导引及路径控制原理
2
AGV(自动导引车概述)
AGV是自动导引运输车（Automated Guided Vehicle） 的英文缩写，它是一种以电池为动力，装有非接触式导 向装置的无人驾驶自动运输车。其主要功能是，在计算 机控制下，通过复杂的路径将物料按一定的停位精度输 送到指定的位置上。
13
信标方式
信标方式（激光导航），这种方式 是在路径上或沿着路径设置多个标 记，标记本身主动发出信号提供有 关位置信息。信标方式是从现在位 置寻找若干个信标，然后根据其方 向和有关信标的位置信息，利用三 角测量原理计算出现在的位置。这 种方法标记设置简单、廉价，精度 也非常好。
基于视觉引导的智能车控制系统设计
基于视觉引导的智能车控制系统设计摘要：本文主要是研究智能车辆的历史发展和视觉研究情况，在深入调研的基础生，针对智能车辆行驶上的若干关键技术开展系统化研究。
第一分析智能车辆的系统体系结构，提出总设计方案，围绕着MC9S12XS128，设计智能车控制系统的总设计平台，其中主要介绍的内容包括与信息输入、速度信息获得和底层输入等方面。
针对实现中的问题提出各项处理方法，在理论指导的前提下，介绍智能车设计中国建立的路径跟踪预瞄控制过程，研究中更是提出PID速度控制和模糊转向控制组合方案，实地测试数据，然后选定各个参数环境，匹配具体的方案。
关键词：视觉引导；智能车；控制系统最近今年，伴随着计算机、传感器等相关领域的飞速发展，智能机器人已经从科幻走到现实，现在在人们的日常生活中占据重要地位，这其中较为典型的就是智能车辆的研究，在其研究中长足的发展是为了不逆转的趋势，很多研究成果以及作用于军事、科研和人们的日常生活中。
关于智能车辆的研究可以以车辆为主，同时及环境探测和自主识别还有故障检测为主，主要的研究目的是为了提高汽车的安全性和舒适性，提供良好的人车交互界面，现在这项研究以及在智能交通系统内占据重要地位，是汽车产业发展的重要方向。
一、智能车载总体控制系统的设计方案（一）控制系统体系结构构建智能车导航体系主要是针对智能车的各个模块开展的逻辑关系，通过理论开展分层体系，这样可以便于整个系统的分析和理解设计。
在确认智能车控系统以后，要形成整个系统设计思路，其中的要素有系统组成、功能划分和信息处理等几个初级方面。
结合其中的各个要素，分析初步解决方案，以便于能够实现系统的整体设计流程。
早期的智能车设计是主要运用的是递阶式的体惜结构，由于智能车的行动有一定的限制性，因而需要在循环往复中开展层级过程，也就是在该体惜下，系统作为一个单项的循环系统，融合视觉感知、路径规划等一些列功能，根据至上而下的分解以及执行器按照既定规则，包含智能推理到数值算法比较多彩，关键问题都要有着智能控制精度。
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…………
If a=NB and e=NB, then vPB
图 10 模糊规则库的建立
假设一组a和e量化后的值分别为1和-2，则根据隶属度函数量化表可知：a的隶属度值为
模糊控制器的设计主要包括：模糊化，知识库的建立，推理决策和精确化计算。 其控制精度受量化等级的制约，一般来说量化等级越精，控制规则越多，控制精度 越高，但是随着量化等级和控制规则的增加，控制的实时性会大打折扣，
图 8 控制器结构图
2. 变量模糊化 模糊化是指将输入量的变化范围映射到相应的论域中，再将论域中的该输入量数据转换
规则库的建立是为了进行有效的模糊推理决策，所谓模糊推理决策是指根据已制定好的一 组模糊条件语句构成模糊控制规则，运用模糊数学理论对模糊控制规则进行计算推理，实 际上是根据模糊控制规则对输入的一系列条件进行综合评估，以得到一个定性的用语言表 示的量，它是模糊控制的核心。利用Matlab建立模糊推理规则库如图10，模糊推理如下：
基于视觉导引的AGV控 制系统研究系统建模及
控制器设计
1 系统建模 2 LQR控制 3 模糊控制 4 控制器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能比较与选择
取α和e作为状态变量，则系统状态方程为：
•
X AX BU Y CX DU
式中：XaeT, U v, A v 00 0 , B D 0 2 , C01 , D0
最优控制器可以将a和e作为控制输入参数，在a和e较小的时候具有稳定的跟踪性能， 可以较好的满足系统的性能要需求。在偏角较小的情况下（a 5 ）由前面的建模知
AGV系统为线性二次系统且
2
rank[B AB]=
D
0
0
2v
=2
D
说明该系统是可控的，因此采用二次型指标目标函数J为最小原则来设计最优反馈控制 器
X U
J QX RUdt
0
APPAPRBBPQ 常数阵Q和R的合适参数选择
寻求满足黎卡提方程的矩阵P：
T
1 T 0
由下式求出最优状态反馈矩阵K
RB KK K P 1 T 1
T
2
经最优反馈控制后，系统的状态方程变为
X• AKX BU
其系统框图如下：
图 3 最优状态反馈图
本现系 选统Q中AGV01驱0动0.轮5,间R距为10.7m，借假助定于AMGAVT的LA运B语行句速K度=l为qr1(Am,B/s,Q时,RA）解得10K=00[1.,2B227，00.0.277071]
图 5 LQR阶跃响应曲线（a,e)
在给定值为0，初始条件为阶跃输入时稳定时间大约为3s，方位偏差超调量为0.4，距离偏
差无超调，跟踪误差最后均为0，因此可根据最优控制理论对左右两轮的速度差进行调节。
a e mm 在运行过程中，当
20, 50 时，控制器具有较好的性能和跟
踪路径，但当a和e值偏大时，控制器性能下降明显，AGV容易脱离路线
在初始条件为阶跃输入时，系统的LQR响应曲线如下图4所示：
图 4 LQR阶跃响应曲线（a,e)
由图可以看出系统的响应超调量较小，但是上升和稳定时间过长。通过增大Q的值，可
以减少系统的响应时间，但Q值过大会影响系统的稳定性，最终选定Q
80
0
0 150
此时K=[9.4113,12.24741],响应曲线如图5所示：
言词集均为{ NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},为确保模糊合集能较好的覆盖论域，避免出现失控现 象，三个变量的等级均选为15级，即为{ -7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5， 6，7}
K Kw Kvv 获得图像的宽度为480个像素，约为182mm，即w=182mm，各比例因子为： 1 7 / 4 1 / 6 , 2 2 7 / 0 . 4 0 . 0 , 3 0 9 . 7 / 7 0 . 6 1
图6 LQR实际响应曲线( a9.1,e4. 9 9m4m) 图7 LQR实际响应曲线a( 4. 4 2, 1 e1. 1 7m 6 )8m
原因分析
考虑到系统模型是通过线性化方法得到的，在线性化的过程中，近似的将tan a=a,当a= 10
两者之间的误差达到1%,当偏角为 20 时，误差达到4%，通过线性化的方法所建立的模型
图 2 AGV开环系统方框图
AGV在跟踪路径有偏差时，可以通过调整左右轮的速度差v 来使α和e逐渐减,即：
v v r v v,l v v
2 LQR控制
在本次的AGV控制系统中，当以位置偏差作为PID控制器的单输入参数时，控制的稳定
性差，控制超调容易产生振荡，且路径曲率变化较大时，AGV容易脱线。
成相应的变量术语，并构成模糊合集。这样就把精确量转换为用隶属度函数表示的某一模
糊变现量假的设值a,。e,v的基本论域分别为 42 ,42，0 . 4 w, 0 . 4 w（w为图像的宽）
v v 0 . 7, 0 0 . 70 （ v为AGV的中心速度），其中a和e为输入量，v 为输出量。模糊语
已经不准确，所以导致控制器的性能下降。
3 模糊控制
1. 模糊控制概述 模糊控制是一种以模糊数学为基础的计算机数字控制，属于智能控制的一种。模糊控 制具有以下特点 (1)以人对被控系统的控制经验为依据而设计的控制器，不需要被控对象精确的数学模 型，特别适合于不确定分布参数系统和非线性系统，或者系统的数学模型非常复杂控 制问题； (2)控制机理容易接受，其直接来源于现场经验； (3)构造容易，用计算机来构造模糊控制系统，其结构与一般的数字控制系统无异，模 糊控制算法用软件来实现； (4)系统鲁棒性强，尤其适用于非线性、时变、滞后系统的控制，控制效果在快速性和 鲁棒性等方面要优于常规控制器。
选三个变量的隶属度函数均为均匀对称的全交迭三角形函数，如图9所示，则量化后如表 一所示：
表 1 变量隶属度函数表
3. 规则库的建立及推理 所谓规则库是根据控制目的和控制策略给出一套由自由变量描述的并由专家或自学习产 生的控制规则的集合。此次结合实际情况稍作修改后得到模糊控制规则表，如表2所示：
表 2 模糊规则表