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自动导航车辆系统的协调控制器的形式化设计方法

张奇  
【摘要】:随着智能制造业和现代物流业的快速发展,自动导航车辆(Automated Guided Vehicle,AGV)已经广泛地应用于智能制造车间、自动化码头和立体化仓库等自动化场所。AGV具有灵活性好、自动化程度高等优点。当系统中有多辆AGV同时运行时,就需要考虑车辆间的协调控制问题。如何解决AGV系统控制程序设计的安全可靠性、快速开发性和最大允许性等问题,仍是业界亟待解决的难题。针对AGV系统中防碰撞和死锁预防的协调控制问题,本文分别以有向图和标签Petri网为工具给出了两种协调控制器的设计方法,主要内容如下:1、提出了一种基于有向图的AGV系统的协调控制器的设计方法:首先,给出了系统有向图模型的建模方法;然后,为了解决车辆之间的碰撞问题,找到了一种可以估计导航线的危险域中车辆数目的方法,从而给出了防碰撞控制规范;为了实现控制程序设计的安全可靠性与快速开发性,给出了一种由AGV系统有向图模型到梯形图程序的转化方法;接着,为了解决系统中的死锁问题,给出了死锁的判定定理和预防算法;从而最终得到了基于有向图的AGV系统的协调控制器的设计方法。2、提出了一种基于标签Petri网的AGV系统的协调控制器的设计方法:首先,给出了系统标签Petri网模型的建模方法;然后,为了解决车辆之间的碰撞问题,给出了一种根据观测序列估计系统状态的方法,从而给出了观测序列下控制向量的计算方法;接着,为了解决系统中的死锁问题,给出了死锁的判定定理和预防算法;从而最终得到了基于标签Petri网的AGV系统的最大允许的协调控制器的设计方法。本文以一个典型的AGV系统为例,解释说明了文中所提的方法,并通过Matlab仿真实验验证了有效性。


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