自動導向車(AGV)導航控制系統設計

劉赫

摘 要：自動導航技術AGV是目前非常常用的一種轉移承載技術，自動導航集合了多種多樣的自動響應技術，成為非常重要的物流運送方式，在社會生產實踐中起到了極為重要的作用。自動導向車（AGV）感應了多樣化的系統特性，研究者通過分析導航伺服系統傳遞，并使其成為自動物流系統內不可或缺的一支重要力量。AGV系統參數的不同將直接影響到自動導向車的導航結果。為了優化提高系統動態性的調整方式，自動導向車（AGV）借助了數字仿真技術，其伺服系統的傳遞函數和樣機實驗結果與整個系統的靜態和動態性能之間的關系較為密切。

關鍵詞：自動導向車;（AGV）導航控制;系統設計

引言：自動導向車技術簡稱AGV技術，是一種經過多年發展的自動化物料搬運技術，AGV設備在應用過程中具有較廣泛應用范圍，可以普遍應用于比較惡劣的工作環境或者工作量大、工作來回運動范圍較大的區域，比如說，車間、碼頭、機場、醫院，另外，一些大型的倉庫單位也將AGV作為重要的貨物轉換技術手段。這是因為AGV自動導向小車的適應性極強，可以適應現代柔性制度管理FMS和工廠自動化系統FAS的物質系統要求，從而成為非常重要的貨運轉載設備力量。

一、自動導向車AGV的概念簡介

（一）簡介

自動導向車AGV是一種新型的自動化物料搬運設備，其應用范圍較廣、適用于車間、碼頭、機場、醫院、商店等各種場所，同時流水線作業、礦區作業等等區域工作也可以使用AGV完成，這是在繁忙的工作區域內使用自動化傳遞技術、實現現代制造系統必不可少的物流傳遞手段，是一種較為高端的移載設備。自動導向車AGV使用多種電磁感應方式，借助了智能化移載的原理，滿足了慣性、視覺、多種導航方式的引導作用，從而使得AGV運行路線變得更為精準，能夠適應生產和生活的需要。

自動導向車AGV原理

自動導向車有精準的導航系統，連接電纜光學、慣性、視覺等多種多樣的導航方式，自動導向車AGV之所以被應用在各種領域，是因為AGV運行狀態較好，運行路線十分精準，可以滿足生產和生活需求，降低人工不必要成本，實現多種自動導向車AGV的應用場景，主要是在比較復雜的地形范圍內或布局較為緊湊的生產車間內。自動導向車AGV安裝了探頭和感應線圈，從而能夠在AGV車體上產生感應電量，當小車運行時，不會沒有偏離預定路線，那么小車偏離路線的計算角度和計算程度將貼合小車的運行軌跡，沿著預定的路線行駛。

自動導向車AGV的導航系統設計

AGV導航系統的先進性

自動導向車AGV取代了以往由人駕駛車輛的方式，AGV可以直接控制小車，按照自動沿線的預先設計路線運行，自動導向車預先路線的運行依據的是模擬駕駛員駕駛路線，基于動力學模型的結果。因此，AGV可以根據路面的實際情況來操作車輛轉向駕駛系統，也可以在比較寬的范圍之內，對于AGV車輛的車體狀態等進行敏感的記錄。AGV導航系統之所以具有先進性，是因為其在大量的人工模擬路線上，能夠找到比較優化的方案，AGV導航借助了人或者系統操作的工作原理，按照一定的規律總結初期導航控制系統，并且從控制理論的原理角度兼顧了AGV自動導航控制的頻率特性。

AGV的穩定性保證

自動導向車AGV使用斜率穿透分配原則，將系統中具有穩定性的動態過渡性能與導航控制系統相連接，使其平穩的返回預定路線，一旦遇到突發情況可以根據實際情況自動開啟和關閉AGV功能。導航控制系統能使AGV小車快速而平穩的往返，如果遇到高頻段斜率很大的情況，那么AGV也可以很輕松的完成既定的運行路徑。當然這主要是因為自動導航車AGV預定了比較完善的三輪底盤結構，在這種結構要求之下，AGV能實現單方向的運行，如前進、后退功能，在后續的設計中，如果能加一對探頭，AGV就可以自動后退，并使用探頭退行操作。在實際的生產和生活中，AGV探頭在后輪軸處設置轉盤，借助連桿結構，能夠實現前方導航和輪轉臺的聯動運動，且能夠達到比較理想的角度，從而保證了AGV自動導航運行過程中的穩定前進。

（三）自動導向AGV車體結構設計

自動導向AGV車體使用前輪驅動旋轉，這是一種更為科學的三輪底盤結構，這種結構可以實現導航控制系統及導航控制器對機械結構的控制，一般使用信號控制器控制功率較大的放電電路，而自動導向車AGV的車體運行符合精密的運動學模型。AGV車體結構是為了能夠更好的適應運轉需求，并處理好機器運轉及電路兩方面的因素影響。AGV使用多元化探頭保證小車的運行軌跡，同時也可以結合傳遞函數和數字仿真技術分析，結合多電參數和結構參數的影響，有針對性地設計相似系統的指導核心命令。

自動導向車AGV的系統結構分析

基本系統結構

自動導向車AGV在前行時對于車體的運行有一定的要求，需要確定車體軸線與x軸的夾角，這主要是由于導航系統和結構系統，對于AGV車體都會產生一定的影響，探頭測試到AGV小車運行的偏差，并將坐標系選擇與導航線重合，從而能夠保證小車在直道上運行時，導航系統處于工作的平衡點狀態。自動導向AGV的線性化處理成為AGV前進式車體運動學模型的傳遞結果，此時為了能夠達到不同運行狀態下自動導向車的運行效果，可以選擇在系統穩定頻率較低的不同頻段采取不同的操作形式，一般將頻段設置成低中高三種不同的期望值，從而能夠滿足導航控制系統正常工作的校正需求。

自動導向車AGV不同的運動軌跡

自動導向車AGV小車如果增大車速，那么系統的穩定性變差，動態穩定性不足，車速過高，可能會是小車面臨著顛簸的風險，因此自動導向車AGV作為物料運輸的重要途徑，一般不應有過高的車速。有的AGV小車預裝了增大式的探頭臂，這就可以保證在系統的開環增益不變的前提下，處理好快速波動和顛簸因素對于AGV小車原始系統特性所帶來的影響。此時根據實驗數據和波動曲線的反應，可發現自動導向車AGV的運行速度不利于系統穩定性，因此在彎道運行或后退時，AGV車輛可能會產生震蕩效果，那么為了實現導航電機的機電負荷不宜過大，應該不斷的調整AGV的探頭距離和AGV小車的頻率特性，盡可能達成更好的試驗效果。

結論：綜上所述，自動導向AGV小車能實現在運行時誤差的規避，通過實驗結果表明，AGV小車導航控制系統，控制精度正在不斷的提升，動態性能也在不斷的改善，從而能夠使其設計的時間取值和運行時的系數相符合，并能夠被控制在一定的范圍之內，借助小車樣機的實驗軌跡，就可以確定在不同頻率之下如何改變頻段的位置，從而改善AGV小車系統的穩態性能，這也是目前在生產應用和實踐中提升AGV小車使用頻率的重要基礎。為了實現下一步新的自動導航需求，AGV小車的使用技能和系統參數，均應在不斷的優化和嘗試中加以改善。通過嘗試校正原始系統的開環頻率特性實現AGV導向小車在各個行業和領域內的應用，將成為一個新的必要發展趨勢，逐漸適應了現代物流運輸和生產環境快速運達的使用訴求。

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