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激光导引AGV控制系统的研究与设计

王忠海  
【摘要】:激光导引AGV是一种无人操纵的自动化搬运设备,是自动化仓储系统中物流运输的有效手段,而AGV控制系统是AGV中最重要的运动控制部分,对激光导引AGV的平稳运行起着重要的作用。随着控制器软硬件协调设计和算法的研究与应用带来的的种种问题,ROS开源操作系统渐渐得到应用和推广,最近几年激光导引AGV正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化的方向发展。首先,介绍了AGV控制系统结构设计。文章先介绍了AGV小车的车体结构分类,讨论了差动使运动的三轮式AGV和四轮式AGV的不同与相似之处,并选定四轮式AGV作为实验设计平台;随后着重论述了AGV小车的运动学分析和运动方式,推导出AGV小车的状态方程以及激光导航的纠偏方程。文章分析了AGV的激光导引方式,并对激光导引AGV的运动方式进行分解和讨论,推导其状态方程,方便控制与实现,章节最后还设计了激光导引控制系统。其次,介绍了激光导引AGV控制系统硬件设计。章节讨论了直流无刷伺服电机的驱动方式与控制方案,采用FN3788作为电机驱动器的驱动芯片,分析了FN3788芯片的优秀性能并设计了直流无刷伺服电机的驱动方案,随后讨论了直流无刷电机的闭环控制,霍尔传感器在电流环中的工作原理与控制逻辑,检测霍尔器件的输出状态来计算电机的转速,并设计霍尔信号处理电路。章节还提出对激光导引AGV控制系统采用闭环位置环控制,设计了控制系统的通信方式。最后,设计了AGV控制器软件。章节简单介绍了ROS开发平台,分析了ROS系统结构,针对ROS开发平台分析了节点、包、堆之间的关系。章节设计了控制器软件部分,设计了初始化子程序、电机驱动子程序、防碰撞子程序;章节还讨论了ROS平台的通信机制,并设计出了控制器软件部分。


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