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无人物料运输系统控制器的设计与实现

王新茹  
【摘要】:我国对外贸易环境的极大改善,为邮政业务融入世界提供了各种商业机会。随着邮政业务速度的不断增长,很多中小型的邮局出现了仓库占地面积不够大,人力资源匮乏等现象,避免这种现象出现的方法就是建立立体式的仓储,来实现自动化的改造方法。立体式的仓储,即在邮件分拣口和立体库之间就有装邮件的容器(小至信盒,大至集装箱)需要流转。而分拣口充当了装载点和卸载点两种角色,如果容器需要发运时,就需要将容器从立体库取出,送至相应的装车点,而引入无人运输车系统来完成运输邮件容器的任务是非常合适的。首先,运输车可以多车同时工作又互不影响,提高了工作效率,其次是污染较少,具有障碍停车功能,安全性高。 本课题的无人运输车是以蓄电池为动力,车体结构为三轮差速转向式,系统通过驱动前轮来实现转向控制,而后轮的万向轮起支撑的作用。运输车系统选用电磁导引的方式,通过在车体前方安装的绕线电感作为路径传感器实现对路径信息的检测,完成导引的作用。硬件设计中,系统采用MC9S12XS128微控制器作为主控芯片,设计中包含的模块有:路径检测模块、速度检测模块、电机驱动模块、避障报警模块、数据传输模块、人机接口模块等。算法控制方面,本课题结合运输车控制系统的特点,通过路径传感器循环检测路径信息,检测到的信息包含车体偏移角度和偏移距离,并根据两者之间的耦合关系,确定车体的位置姿态,结合时间最优PID及模糊PID预测控制算法分别实现对运输车速度和转向的控制。为了验证算法的可行性,并采用阶跃响应的辨识方法对电机对象进行建模,并通过仿真结果体现该算法的优越性。软件设计中,采用面向智能体的编程思想来完成对主模块和功能子模块的设计。其中主模块包含初始化程序、维护更新程序和管理程序;功能子模块包括路径信息采集、速度控制、转向控制等模块。 通过对系统的整体调试,最终结果表明,该设计可使运输车的控制效果得到明显改善,系统运行的可靠性、稳定性、快速性都得到了进一步提高,满足了系统的控制要求。


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