AGV智能小车循迹系统的建模与仿真.pptx
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智能循迹小车设计PPT课件
16
循迹电路模块
17
循迹模块工作原理
• 黑色和白色路面对光的反射程度不同， • 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。
18
➢ 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测 路面上的轨迹
➢ 将轨迹信息送到单片机 ➢ 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速
度，然后去控制行走部分 ➢ 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
代表型号：8031、8051等
28
微控制器--ATMEL
• ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储 器和数字集成电路的一流半导体制造公司 .公司最令人注 目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术 .是 最早生产FLASH存储器单机的公司。
• 51系列：AT89C51\52\55 • AVR系列： ATMEGA8、ATMEGA16、
51
蔽障电路设计—超声波
• 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时 开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即 返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声 波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时 间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： s=340t/2。
27
微控制器--INTEL
最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量 最大的几种单片机之一.由于Intel公司将重点放在186,386,奔 腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有 Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机 兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频 率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.
11
1.2智能小车的现状
循迹电路模块
17
循迹模块工作原理
• 黑色和白色路面对光的反射程度不同， • 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。
18
➢ 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测 路面上的轨迹
➢ 将轨迹信息送到单片机 ➢ 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速
度，然后去控制行走部分 ➢ 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
代表型号：8031、8051等
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微控制器--ATMEL
• ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储 器和数字集成电路的一流半导体制造公司 .公司最令人注 目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术 .是 最早生产FLASH存储器单机的公司。
• 51系列：AT89C51\52\55 • AVR系列： ATMEGA8、ATMEGA16、
51
蔽障电路设计—超声波
• 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时 开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即 返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声 波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时 间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： s=340t/2。
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微控制器--INTEL
最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量 最大的几种单片机之一.由于Intel公司将重点放在186,386,奔 腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有 Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机 兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频 率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.
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1.2智能小车的现状
智能车轨迹跟踪和仿真答辩ppt课件
智能车行驶轨迹跟踪的 MATLAB仿真
汽车与交通学院 指导老师： 张蕊（讲师） 赵腾飞-31
目录
智能车行驶轨迹跟踪的MATLAB仿真
一、 研究现状与目的 二、位姿误差模型设计 三、滑模变结构控制器设计 四、 控制器在MATLAB的仿真 五、 总结与不足
一、轨迹跟踪的研究目的、内容和难点
研究 目的
滑 模 控 制
最终得控制律为：
yevr
cos e
k 1
|
s
s 1
| Biblioteka 11qvr
v. r
v r
v sin
y r
e
e
1x
k 2
|
s 2
s 2
| 2
(4)
y e e
其中 v 1 v yey2， y 1 v v ry2
r
re
e
re
四、 控制器在MATLAB的仿真
文件使用COMMAND运行文件，通过调用编写好的指令来实现控制器仿真。 根据源代码在MATLAB中，我们选取如下参数：
二、运动学模型和轨迹跟踪问题
1. 运动学模型构建
在 全 局 坐 标 系 (O,X,Y) 用 M 点 的 坐 标
p=(x,y,θ)T和q=(v,ω)T来表征智能车行驶时
的线速度和转向时的角速度。L表示前后
车轮轴之间的轴距。φ表示前轮的转角，
text
ρ为车辆转弯半径。
in
here
2. 运动学方程构建
x cos p ysi0n
初始条件
期望状态
控制器参数
(x, y, θ) (1,-1,pi/6)
(vr, ωr) (2,0)
(k1, k2, δ1, δ2) (6,6,0.02,0.02)
汽车与交通学院 指导老师： 张蕊（讲师） 赵腾飞-31
目录
智能车行驶轨迹跟踪的MATLAB仿真
一、 研究现状与目的 二、位姿误差模型设计 三、滑模变结构控制器设计 四、 控制器在MATLAB的仿真 五、 总结与不足
一、轨迹跟踪的研究目的、内容和难点
研究 目的
滑 模 控 制
最终得控制律为：
yevr
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其中 v 1 v yey2， y 1 v v ry2
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四、 控制器在MATLAB的仿真
文件使用COMMAND运行文件，通过调用编写好的指令来实现控制器仿真。 根据源代码在MATLAB中，我们选取如下参数：
二、运动学模型和轨迹跟踪问题
1. 运动学模型构建
在 全 局 坐 标 系 (O,X,Y) 用 M 点 的 坐 标
p=(x,y,θ)T和q=(v,ω)T来表征智能车行驶时
的线速度和转向时的角速度。L表示前后
车轮轴之间的轴距。φ表示前轮的转角，
text
ρ为车辆转弯半径。
in
here
2. 运动学方程构建
x cos p ysi0n
初始条件
期望状态
控制器参数
(x, y, θ) (1,-1,pi/6)
(vr, ωr) (2,0)
(k1, k2, δ1, δ2) (6,6,0.02,0.02)
AGV小车PPT解析ppt课件
2019/11/14
11
2 AGV的结构组成
2019/11/14
12
2 AGV
的
结
构
组
成 1—安全挡圈 2、11—认址线圈 3—失灵控制线圈 4—导向探测器
5—转向轮 6—驱动电机 7—转向机构 8—导向伺服电机 9—蓄电池 10—车架 12—制动器 13—驱动车轮 14车上控制器
2019/11/14
• 具有自动移载装置的小车在控制系统的 2019指/11/14挥下能够自动地完成货物的取、放以 10
• 2）无人牵引小车：
• 主要功能是自动牵引装载货物的平板车， 仅提供牵引动力。当牵引小车带动载货 平板车到达目的地后，自动与载货平板 车脱开。
• 3）无人叉车：
• 其基本功能与机械式叉车类似，只是一 切动作均由控制系统自动控制，自动完 成各种搬运任务。
• 2）自重
• 自重是指自动导引搬运车与电池加起来的总重量。
• 3）车体尺寸
• 车体尺寸是指车体的长、宽、高外形尺寸。该尺寸应该与所承载 货物的尺寸和通道宽度相适应。
2019/11/14
29
5 AGV的主要技术参数
• 4）停位精度 • 指AGV到达目的地址处并准备自动移载
时所处的实际位置与程序设定的位置之 间的偏差值（mm）。这一参数很重要， 是确定移载方式的主要依据，不同的移 载方式要求不同的停位精度。 • 5）最小转弯半径 • 指AGV在空载低速行驶、偏转程度最大 2019时/11/14，瞬时转向中心到AGV纵向中心线的 30
19
• 在AGV的运行路线下面埋设导向
电线1，通以3～10KHZ的低压、低频
电流，该交流电信号沿电线周围产
生 磁 场 ， AGV 上 装 设 的 信 号 检 测 器 3
(完整)智能循迹小车答辩PPT精品PPT资料精品PPT资料
采用直流减速电机，配合L298N驱动芯片组合。
前后两排光电管先后接收到分叉口的信号，通过配合控制小车行驶路线
小车的红外光电对管6对安装在进 入万向轮前，作为判断路口，另4对安装在万向轮后作为寻迹。
信 号
利用红外线对于不同颜色具有不交同的反射性质的特点。
有
right1(右微调)
叉
效
路
小
口
车
︵
左
X
微
︶
调
课题：智能寻迹小车
专业：应用电子技术 学生：胡裕炜、刘桂兰、王丹槽 指导老师：杨俊鸣 答辩日期： 年1月18日
➢选题背景 ➢系统设计要求 ➢智能寻迹小车总体设计方案 ➢智能循迹小车硬件设计 ➢智能循迹小车软件设计 ➢结论
目录
选题背景
自第一台工业机器人诞生以来，制造能替代人工作的机器一直是人类 的梦想。
1. 采用光敏电阻组成光敏探测器。 2. 采用TCRT5000型红外发射管和接收管传感器。
电机驱动模块比较
1. 采用继电器对电动机的开或关进行控制。 2. 采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。 3. 采用L298N作为电机驱动芯片。
电机模块比较
1. 采用直流减速电机，配合L298N驱动芯片组合。 2. 采用步进电机，配合L298N驱动芯片组合。
如果遇到黑线则红外光被吸收，则红外对管接收管接收不到信号（否反射光）.
智能寻迹小车的总体设计方案
是
左拐
否
偶数圈
否 寻迹
是
right
右拐
2.X、Y路口信号采集:
智能寻迹小车软件设计
进
信
入
号
分
有
采用L298N作为电机驱动芯片叉。
最新AGV小车PPT教学讲义ppt课件
4
1 概述
1.1 ＡＧＶ的基本概念 根据美国物流协会定义，AGV （Automated Guided Vehicle）是指装备有电磁或光学导引装置，能够按照规定的导 引路线行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置以及具有 各种移载功能的运输小车。 我国国家标准《物流术语》中，对AGV的定义为： AGV：装有自动导引装置，能够沿规定的路径行驶，在车体 上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功 能的搬运车辆。 AGVS：多台AGV小车在控制系统的统一指挥下，组成一个 柔性化的自动搬运系统，称为自动导引车系统，简称AGVS。。
AGV小车PPT
ZPMC开发的自动导向车（AGV）系统
28.11.2020
2
请你思考：
1、什么是AGV？ 2、AGV的基本工作原理？ 3、AGV有哪些技术参数？
28.11.2020
3
第24讲 AGV
主要内容： AGV的概念； AGV及AGVS的结构组成； AGV主要技术参数及工作原理
28.11.2020
28.11.2020
13
2 A置所组成，是AGV的基础部分，是 其他总成部件的安装基础；
2.2 蓄电和充电装置
AGV常采用24V或48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应 保证连续工作8小时以上的需要。
2.3 驱动装置
ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度 控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计 算机或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算 机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。
28.11.2020
6
1.2 AGVS的特点
机电一体化 自动化 柔性化 准时化
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真PPT30页
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而Βιβλιοθήκη ，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
智能循迹小车精讲PPT课件
2024/1/27
22
地图构建技术探讨
增量式地图构建
随着机器人的移动不断更新地图信息。
多机器人协同建图
利用多个机器人的感知信息共同构建环境地 图。
2024/1/27
23
导航策略优化方向
动态避障
实时感知环境中的动态障碍物，并调整路径规划以避免碰撞。
2024/1/27
24
导航策略优化方向
多目标点导航
代码实现
在循迹算法的基础上，增加避障逻辑。当检测到障碍物时，根据避障策略调整小车的运动状态，同时更新路径信 息，确保小车能够安全地绕过障碍物并继续沿着预定路径行驶。
2024/1/27
15
调试技巧与经验分享
调试技巧
使用仿真工具进行前期验证，可以大大缩短开发周期；在实际调试过程中，可以采用分模块调试的方 法，逐一验证各个模块的功能和性能。
智能循迹小车精讲 PPT课件
2024/1/27
1
目 录
2024/1/27
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件组成 • 软件编程与算法实现 • 路径规划与导航策略 • 无线通信与远程控制 • 性能测试与评估指标 • 总结与展望
2
01
智能循迹小车概述
2024/1/27
3
定义与发展历程
2024/1/27
适用于无权图，能找到最短路径。
A*算法
引入启发式函数，提高搜索效率。
18
路径规划方法比较
RRT（快速扩展随机树）
通过随机采样构建路径，适用于高维空间和 复杂环境。
2024/1/27
PRM（概率路线图法）
构建连通图后进行路径搜索，适用于静态环 境。
19
【推选文档】智能循迹小车PPT
若有障碍物，自动停车； 本轨迹为8字形的轨道。 4． 控制小车电路电源与电动机电源光电隔离，信号经过光隔传输; 本轨迹为8字形的轨道。 本轨迹为8字形的轨道。 小车整体照片 、分别为前进驱动的控制端。 经试验，本系统运行稳定。 小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 优化的软件设计，智能的自动控制. 本轨迹为8字形的轨道。 本设计采用单片机（89C51）作为小车的传感器信号接收与处理，即控制核心，循迹黑线用放射式红外传感器GFK106，利用PWM技术动态控制小 车的速度，实现智能控制。 小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。
• 1 、主控模块。 本轨迹为8字形的轨道。
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 、分别为前进驱动的控制端。
• 2 、电机驱动模块。 本设计采用单片机（89C51）作为小车的传感器信号接收与处理，即控制核心，循迹黑线用放射式红外传感器GFK106，利用PWM技术动态控制小
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
• 、分别为前进驱动的控 本车探测能力较强,可直接对铺设路面的黑带和障碍物进行探测.
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。
车的速度，实现智能控制。
• 3 、信号采集模块。 4． 控制小车电路电源与电动机电源光电隔离，信号经过光隔传输;
、分别为前进驱动的控制端。 本轨迹为8字形的轨道。 本轨迹为8字形的轨道。
主控模块
• 采用AT89C51作为核 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
• 1 、主控模块。 本轨迹为8字形的轨道。
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 、分别为前进驱动的控制端。
• 2 、电机驱动模块。 本设计采用单片机（89C51）作为小车的传感器信号接收与处理，即控制核心，循迹黑线用放射式红外传感器GFK106，利用PWM技术动态控制小
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
• 、分别为前进驱动的控 本车探测能力较强,可直接对铺设路面的黑带和障碍物进行探测.
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。
车的速度，实现智能控制。
• 3 、信号采集模块。 4． 控制小车电路电源与电动机电源光电隔离，信号经过光隔传输;
、分别为前进驱动的控制端。 本轨迹为8字形的轨道。 本轨迹为8字形的轨道。
主控模块
• 采用AT89C51作为核 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
AGV小车PPT课件
19.11.2020
6
1.2 AGVS的特点
机电一体化 自动化 柔性化 准时化
常常是自动化仓储系统的重要组成部分。
19.11.2020
7
1.3 AGV的类型
AGVS的应用 案例
1.3.1 按照导引原理的不同，分为固定路径导引和自由 路径导引两大类型。
1）固定路径导引：在事先规划好的运行路线上设置导向 的信息媒介，如导线、光带等，通过AGV上的导向探测器检 测到导向信息（如频率、磁场强度、光强度等），对信息实 时处理后，用以控制车辆沿规定的运行线路行走的导引方式。
2）自由路径导引：事先没有设置固定的运行路径， AGVS根据搬运任务要求的起讫点位置，计算机管理系统优 化运算得出最优路径后，由控制系统控制各个AGV按照指定 的路径运行，完成搬运任务。
19.11.2020
8
请判断以下AGV属于哪种类型？
19.11.2020
9
1.3.2 按照用途和结构分类
AGV分为无人搬运车、无人牵引车和无人叉车。 1）无人搬运车：主要用于完成搬运作业，采用人 力或自动移载装置将货物装载到小车上，小车行走到指 定地点后，再由人力或自动移载装置将货物卸下，从而 完成搬运任务。
19.11.2020
5
AGV的发展情况
世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代 初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可十分方便地与其他物 流系统自动连接，显著地提高劳动生产率，极大地提高了装卸搬运 的自动化程度。1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGVS，由 于它的显著特点，迅速得到了应用和推广。1960年欧洲就安装了各 种形式、不同水平的AGVS 220套，使用了AGV 1300多台。1976 年，我国起重机械研究所研制出第一台AGV，建成第一套AGVS滚 珠加工演示系统，随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV，双 向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV，开发研制了几套 较简单的AGV应用系统。1999年3月27日，由昆明船舶设备集团有 限公司研制生产的激光导引无人车系统在红河卷烟厂投入试运行， 这是在我国投入使用的首套激光导引无人搬运车系统。
AGV小车解析PPT课件
09.12.2020
13
2 AGV的典型部件
2.1 车体
车体由车架和相应的机械装置所组成，是AGV的基础部分，是 其他总成部件的安装基础；
2.2 蓄电和充电装置
AGV常采用24V或48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应 保证连续工作8小时以上的需要。
2.3 驱动装置
ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度 控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计 算机或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算 机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。
安全系统包括对AGV本身的保护、对人或其它设备的保护等方面。
多重安全保护：主动安全保护装置
Hale Waihona Puke 被动安全保护装置09.12.2020
15
2 AGV的基本结构
8、移载装置 与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置。 9、信息传输与处理装置 主要功能是对AGV进行监控，监控AGV所处的地 面状态，并与地面控制站实时进行信息传递。
09.12.2020
5
AGV的发展情况
世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代 初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可十分方便地与其他物 流系统自动连接，显著地提高劳动生产率，极大地提高了装卸搬运 的自动化程度。1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGVS，由 于它的显著特点，迅速得到了应用和推广。1960年欧洲就安装了各 种形式、不同水平的AGVS 220套，使用了AGV 1300多台。1976 年，我国起重机械研究所研制出第一台AGV，建成第一套AGVS滚 珠加工演示系统，随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV，双 向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV，开发研制了几套 较简单的AGV应用系统。1999年3月27日，由昆明船舶设备集团有 限公司研制生产的激光导引无人车系统在红河卷烟厂投入试运行， 这是在我国投入使用的首套激光导引无人搬运车系统。
简易电磁循迹智能小车ppt课件
过渡页
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简介概要
技术背景
智能汽车这个概念是在半个世纪前提出，一些发达国家如德国、美国、 英国已将智能汽车用于社会服务，其拥有强大的控制、识别能功能。智 能汽车不仅可以用于生产、服务，大幅度提高我们的工作效率，同时给 予人们更多地便利及安全保障。智能汽车将会对未来交通系统带来巨大 的变革。然而目前所需要解决的最大问题便是无人驾驶汽车的安全问题。
已知感应电动势的频率为f=20 kHz，感应线圈电感为 L= 10 mH ，可以计算出谐振电容的容量为：
标称电容与上述容值最为接近的电容为 6.8nF，所以在 实际电路中我们选用 6.8nF 的独石电容作为谐振电容。该电 容虽然误差比较大，测试中15个电容里面误差最小的都有 1453pF，但价格便宜。
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1
制作过程 2
3
第一阶段：课程设计题目分析、文献查询和 咨询阶段
第二阶段：电路设计、元器件采购及电路板 PCB设计阶段
第三阶段：焊接电路及调试阶段
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通过在跑道上测试，本设计基本达到了课程设计要求。 但其中也有不足之处。首先小车在行进途中会出现左 右晃动的情况，通过分析，是由于对感应部分的放大 电路没有达到要求，当导线位于两电感线圈中间时， 产生的感应电动势极其微小，放大倍数不高，以至于 后面的逻辑判断不能准确定位。其次对于小车行驶速 度也有待提高，起初为了防止小车因速度过快不能及 时反应而脱离跑道，因此在电机驱动电路上选择稍大 电阻，以减小电流。整体而言，整个设计所需成本较 低，功能也基本完善，在后续的学习和工作中，我将 进一步改进传感器电路，加大探测范围，提升小车速 度，来提升智能车的性能。
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简介概要
技术背景
智能汽车这个概念是在半个世纪前提出，一些发达国家如德国、美国、 英国已将智能汽车用于社会服务，其拥有强大的控制、识别能功能。智 能汽车不仅可以用于生产、服务，大幅度提高我们的工作效率，同时给 予人们更多地便利及安全保障。智能汽车将会对未来交通系统带来巨大 的变革。然而目前所需要解决的最大问题便是无人驾驶汽车的安全问题。
已知感应电动势的频率为f=20 kHz，感应线圈电感为 L= 10 mH ，可以计算出谐振电容的容量为：
标称电容与上述容值最为接近的电容为 6.8nF，所以在 实际电路中我们选用 6.8nF 的独石电容作为谐振电容。该电 容虽然误差比较大，测试中15个电容里面误差最小的都有 1453pF，但价格便宜。
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1
制作过程 2
3
第一阶段：课程设计题目分析、文献查询和 咨询阶段
第二阶段：电路设计、元器件采购及电路板 PCB设计阶段
第三阶段：焊接电路及调试阶段
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通过在跑道上测试，本设计基本达到了课程设计要求。 但其中也有不足之处。首先小车在行进途中会出现左 右晃动的情况，通过分析，是由于对感应部分的放大 电路没有达到要求，当导线位于两电感线圈中间时， 产生的感应电动势极其微小，放大倍数不高，以至于 后面的逻辑判断不能准确定位。其次对于小车行驶速 度也有待提高，起初为了防止小车因速度过快不能及 时反应而脱离跑道，因此在电机驱动电路上选择稍大 电阻，以减小电流。整体而言，整个设计所需成本较 低，功能也基本完善，在后续的学习和工作中，我将 进一步改进传感器电路，加大探测范围，提升小车速 度，来提升智能车的性能。
《自动寻迹小车》课件
通过改进算法，提高小车对路径的识别速度 和准确性。
实施稳健的通信协议
确保指令能准确无误地传输给小车，并实时 获取小车的状态信息。
常见问题与解决方案
问题1
小车无法启动
• 解决方案
检查电源连接，确保电池有足够的电量。
问题2
小车无法按照指令移动
常见问题与解决方案
• 解决方案
检查电机和驱动器是否正常工作，同时检查通信协议是否正确实 现。
02
控制系统通常由微控制器、输入 输出接口电路等组成，通过编程 实现小车的各种运动控制。
传感器系统
传感器系统是小车的感知器官，负责 感知小车周围的环境信息，如障碍物 、路线等。
传感器系统通常包括光电传感器、超 声波传感器、红外传感器等，通过感 知环境信息，为控制系统提供决策依 据。
动力系统
动力系统是小车的运动源泉，负责提供小车行驶的动力。 动力系统通常由电机、电池等组成，通过电机的转动实现小车的运动。
境下的稳定运行。
驱动模块
选用直流电机和相应的驱动电 路，实现小车的稳定行驶和精
确控制。
其他材料
电阻、电容、二极管等电子元 件，以及用于搭建小车的木材
或塑料材料。
制作流程
搭建硬件平台
根据设计思路，搭建小车的硬 件平台，包括微控制器、传感 器、驱动模块和电源模块的连
接。
编写控制程序
基于所选的微控制器平台，编 写控制程序以实现小车的路径 识别、导航和行驶控制等功能 。
农业应用
在农业领域，自动寻迹小 车可用于农田巡逻、作物 监测和精准施肥等任务。
救援场景
在灾难救援场景中，自动 寻迹小车可以协助救援人 员搜索失踪人员、运送物 资等。
对社会的影响
实施稳健的通信协议
确保指令能准确无误地传输给小车，并实时 获取小车的状态信息。
常见问题与解决方案
问题1
小车无法启动
• 解决方案
检查电源连接，确保电池有足够的电量。
问题2
小车无法按照指令移动
常见问题与解决方案
• 解决方案
检查电机和驱动器是否正常工作，同时检查通信协议是否正确实 现。
02
控制系统通常由微控制器、输入 输出接口电路等组成，通过编程 实现小车的各种运动控制。
传感器系统
传感器系统是小车的感知器官，负责 感知小车周围的环境信息，如障碍物 、路线等。
传感器系统通常包括光电传感器、超 声波传感器、红外传感器等，通过感 知环境信息，为控制系统提供决策依 据。
动力系统
动力系统是小车的运动源泉，负责提供小车行驶的动力。 动力系统通常由电机、电池等组成，通过电机的转动实现小车的运动。
境下的稳定运行。
驱动模块
选用直流电机和相应的驱动电 路，实现小车的稳定行驶和精
确控制。
其他材料
电阻、电容、二极管等电子元 件，以及用于搭建小车的木材
或塑料材料。
制作流程
搭建硬件平台
根据设计思路，搭建小车的硬 件平台，包括微控制器、传感 器、驱动模块和电源模块的连
接。
编写控制程序
基于所选的微控制器平台，编 写控制程序以实现小车的路径 识别、导航和行驶控制等功能 。
农业应用
在农业领域，自动寻迹小 车可用于农田巡逻、作物 监测和精准施肥等任务。
救援场景
在灾难救援场景中，自动 寻迹小车可以协助救援人 员搜索失踪人员、运送物 资等。
对社会的影响
智能循迹碰撞小车ppt
避障智能小车创新训练
3.2 电机驱动
电机驱动电路图
避障智能小车创新训练
3.3 电源模块
12V电源转5V电源电路原理图
避障智能小车创新训练
3.3传感器
3.3.1 红外线反射型传 感器
用于机器人避障，可以手动调节测距的 范围，红外线的工作原理是，当电源接通 后，红外线传感器就开始工作，机器人距 离障碍物达到所设定的范围时，传感器接 收到反射回来的红外线达到一定程度后， 传感器内部通过三极管放大作用，输出低 电平，我们可以利用CPU判断后，执行相 应的程序，达到绕开障碍物的目的。
转弯。
避障智能小车创新训练
• 五 实验与调试
前方没有障碍物，智能小车正常直行
前方有障碍物，智能车先向后退，然后向右拐弯 左边有障碍物，智能车先向后退，然后向右拐弯
右边有障碍物，智能车先向后退，然后向左拐弯
当一侧温度升高时，小车会向温度高的一侧转弯 前方有坍塌或悬崖，智能小车先向后退，然后向没有坍塌或悬崖方向转弯
序烧写测试综合软件。它可以通过普 通的串口（COM）烧写单片机的程序。
软件运行稳定
避障智能小车创新训练
智能车实现功能：
在小车前进过程中，正常情况下小车直行。红外传感器主要负责 探测前方是否有障碍，而两侧的碰撞传感器主要负责探测两侧受否 有障碍。如果遇到障碍，小车就会向右旋转，避开有障碍的路线， 超声波传感器主要是避免小车从边缘掉下，有避崖功能。火焰传感 器主要是感知温度，如果一侧温度升高，小车就会向温度高的一侧
避障智能小车创新训练
3.3.2 碰撞传感器
本实验所使用的碰撞传感器的原理是正 常状态下输出高电平;当触碰触头时,输出低 电平。当碰撞时，小车通过控制舵机来实现 左转、右转、前进和后退来寻找正确的线路。 在该方案中，碰撞传感器只作为一个辅助传 感器，在红外传感器的探测死角起作用，用 来辅助转弯。
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于是最终运动学模型如下：
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
0
D / L vc
C 0 0 1
0 k / m
0 ,
B
0
,
0 0
2.系统可控性分析
▪ 将小车与电机的相关参数
机电一体化产品的组成：机械本体，传 感器，控制系统，驱动器。
此次建模分为两部分：建立运动学模型和 建立电机驱动模型。
电机驱动模型要得到的是输入电压与速度 （转速）之间的关系。
运动学模型要得到的是速度与 EdM （位
移）之间的关系。 最后将两个模型整合形成最终的数学模型。
3 如何建立运动学模型？
目标：寻找 EdM 与速度之间的关系。
V (s) / U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
此时得到最终数学模型如下：
V (s) / U (s) k /( ms 1) EdM D EdO
•
EdO vc
•
v / L
U 如何得到？
SIMULINK建模与仿真
周博文
1 .状态传递函数
根据前面同学建立的系统模 型整理，可以得出系统状态 矩微分方程。
一，仍不能直接将其组合在一起。
为了简化推导过程，以匀速直线运动为例。在没有外部 扰动的情况下，左右电机的给定信号相等，
即 Ul U r Uc ，在此作用下小车产生速度 vc可
视为常数。当外部扰动使小车偏离预定路径时，给定信号将
分别加减一个纠偏控制量 U / 2 ，
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
即 Ul Uc U / 2,Ur Uc U / 2 相应的电机
输出速度为：
V (s) /U (s) k /( ms 1)
vl vc v / 2, vr vc v / 2, vr vl v, vr vl 2vc
此模型是一个非线性系统，但由于小车是在确定路线上 运行的，它的纠偏过程可视为在给定信号基础上增加一个微 小的控制量，因而这样一个非线性化系统就可以采用小偏差 线性化的方法将其转化为线性系统。于是有
那么只需要观测小车运行中偏差量变化的 状态，便可评估控制器的优劣。
因此输出量应选择为能反映小车偏离轨道 程度的变量。
输出量： EdM
当小车修正偏差进行转弯时，是通过后轮 （驱动轮）的转速差实现的，决定后轮转速的 是电机的电枢电压。
输入量：电枢电压
建模的实质：反映输入电压与 EdM 之间
的关系。
2 系统建模的思路？
▪ 自动引导小车的控制规律可以表示为：
△U=v-(k1△v+k2θ+k3Edm)
状态反馈矩阵K的引入，并不增加系统的维 数，但是可以通过K的自由选取改变闭环系 统的特征值，从而使系统获得所要求得性能 。
n(s) /U (s) Kc /( m es2 ms 1)
对于直流伺服电机， e m , v n 2r, k Kc 2r
最终的电机驱动模型如下
V (s) /U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
经过问题3和4的解答，分别得到了运动学模型和电机驱动模型，但由于中间变量速度没有统
AGV智能小车简述
AGV智能小车是一种以电池为动力，装有电磁导引设备或光学导引设 备，能够自动沿着预定轨道行驶的自动化车辆。
应用 AGV 小车具有以下优势： （1）可以减少捡取货物、搬运货物的劳动力，提高劳动效率。 （2）搬运货物时，小车自身不易与周边加工设备发生碰撞，降低了生 产事故的发生率。 （3）能够与机器人、堆垛机等自动化设备完美配合作业，且能够实现 对货物的实时跟踪，大大减少货物丢失的发生率。 （4）耗电量小，无噪声污染。
数学建模
王嘉津
问题
▪ 该系统的输入和输出是什么？ ▪ 系统建模的思路？ ▪ 如何建立运动学模型？ ▪ 如何建立电机驱动模型？ ▪ 如何整合模型？
1 输入和输出是什么？
针对对系统的哪一部分建模？
EdM
1 该系统的输入和输出是什么？
仿真的目的：找到合适的控制器，使小车 及时修正偏差，达到较好的循迹性能。
AGV智能小车循迹系统的 建模与仿真
汇报人： 田佳豪 王嘉津目 录1
2
3
4
简述 数学建模 Simulink建模与仿真 控制系统设计
AGV智能小车简述
AGV(Automatic Guided Vehicle)智能小车又称自动导引车，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 的无人驾驶自动化车辆。
m 10; k 70; L 0.3;
▪ 代D入方0.程5;得vc： 0.75;
1/10 A 10 / 3
5 / 3
0
0 3
4
0 0,
0
B
7 0, 0
C 0 0 1
rank[B,AB,A2B]=3 说明系统可控
3.状态反馈控制器设计
▪ 状态反馈u=v-Kx，K=[k1,k2,k3]
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
0
D / L vc
C 0 0 1
0 k / m
0 ,
B
0
,
0 0
2.系统可控性分析
▪ 将小车与电机的相关参数
机电一体化产品的组成：机械本体，传 感器，控制系统，驱动器。
此次建模分为两部分：建立运动学模型和 建立电机驱动模型。
电机驱动模型要得到的是输入电压与速度 （转速）之间的关系。
运动学模型要得到的是速度与 EdM （位
移）之间的关系。 最后将两个模型整合形成最终的数学模型。
3 如何建立运动学模型？
目标：寻找 EdM 与速度之间的关系。
V (s) / U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
此时得到最终数学模型如下：
V (s) / U (s) k /( ms 1) EdM D EdO
•
EdO vc
•
v / L
U 如何得到？
SIMULINK建模与仿真
周博文
1 .状态传递函数
根据前面同学建立的系统模 型整理，可以得出系统状态 矩微分方程。
一，仍不能直接将其组合在一起。
为了简化推导过程，以匀速直线运动为例。在没有外部 扰动的情况下，左右电机的给定信号相等，
即 Ul U r Uc ，在此作用下小车产生速度 vc可
视为常数。当外部扰动使小车偏离预定路径时，给定信号将
分别加减一个纠偏控制量 U / 2 ，
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
即 Ul Uc U / 2,Ur Uc U / 2 相应的电机
输出速度为：
V (s) /U (s) k /( ms 1)
vl vc v / 2, vr vc v / 2, vr vl v, vr vl 2vc
此模型是一个非线性系统，但由于小车是在确定路线上 运行的，它的纠偏过程可视为在给定信号基础上增加一个微 小的控制量，因而这样一个非线性化系统就可以采用小偏差 线性化的方法将其转化为线性系统。于是有
那么只需要观测小车运行中偏差量变化的 状态，便可评估控制器的优劣。
因此输出量应选择为能反映小车偏离轨道 程度的变量。
输出量： EdM
当小车修正偏差进行转弯时，是通过后轮 （驱动轮）的转速差实现的，决定后轮转速的 是电机的电枢电压。
输入量：电枢电压
建模的实质：反映输入电压与 EdM 之间
的关系。
2 系统建模的思路？
▪ 自动引导小车的控制规律可以表示为：
△U=v-(k1△v+k2θ+k3Edm)
状态反馈矩阵K的引入，并不增加系统的维 数，但是可以通过K的自由选取改变闭环系 统的特征值，从而使系统获得所要求得性能 。
n(s) /U (s) Kc /( m es2 ms 1)
对于直流伺服电机， e m , v n 2r, k Kc 2r
最终的电机驱动模型如下
V (s) /U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
经过问题3和4的解答，分别得到了运动学模型和电机驱动模型，但由于中间变量速度没有统
AGV智能小车简述
AGV智能小车是一种以电池为动力，装有电磁导引设备或光学导引设 备，能够自动沿着预定轨道行驶的自动化车辆。
应用 AGV 小车具有以下优势： （1）可以减少捡取货物、搬运货物的劳动力，提高劳动效率。 （2）搬运货物时，小车自身不易与周边加工设备发生碰撞，降低了生 产事故的发生率。 （3）能够与机器人、堆垛机等自动化设备完美配合作业，且能够实现 对货物的实时跟踪，大大减少货物丢失的发生率。 （4）耗电量小，无噪声污染。
数学建模
王嘉津
问题
▪ 该系统的输入和输出是什么？ ▪ 系统建模的思路？ ▪ 如何建立运动学模型？ ▪ 如何建立电机驱动模型？ ▪ 如何整合模型？
1 输入和输出是什么？
针对对系统的哪一部分建模？
EdM
1 该系统的输入和输出是什么？
仿真的目的：找到合适的控制器，使小车 及时修正偏差，达到较好的循迹性能。
AGV智能小车循迹系统的 建模与仿真
汇报人： 田佳豪 王嘉津目 录1
2
3
4
简述 数学建模 Simulink建模与仿真 控制系统设计
AGV智能小车简述
AGV(Automatic Guided Vehicle)智能小车又称自动导引车，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 的无人驾驶自动化车辆。
m 10; k 70; L 0.3;
▪ 代D入方0.程5;得vc： 0.75;
1/10 A 10 / 3
5 / 3
0
0 3
4
0 0,
0
B
7 0, 0
C 0 0 1
rank[B,AB,A2B]=3 说明系统可控
3.状态反馈控制器设计
▪ 状态反馈u=v-Kx，K=[k1,k2,k3]