[发明专利]一种基于PID控制的背负型AGV两轮同步方法

权利要求书

1.一种基于PID控制的背负型AGV两轮同步方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)、以T为采样周期，通过驱动单元行走编码器分别获取驱动单元的位置p1，p2和各自运动的转向角度θ1，θ2，其中p1，θ1分别指第一个驱动单元的位置与转向角；p2，θ2分别指第二个驱动单元的位置与转向角；

2)、定义驱动单元的线速度偏差e_{p_v}和角速度偏差e_{θ_v}为

$\begin{array}{c}{e}_{p\_v}=\left[\begin{array}{c}{e}_{p1\_v}\\ e_{p2\_v}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{v}_{p1\_d}-v_{p1}\\ p_{p2\_d}-v_{p2}\end{array}\right],\\ e_{\mathrm{\θ}\_v}=\left[\begin{array}{c}{e}_{\mathrm{\θ}1\_v}\\ e_{\mathrm{\θ}2\_v}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{\θ}1\_d}-v_{\mathrm{\θ}1}\\ v_{\mathrm{\θ}2\_d}-v_{\mathrm{\θ}2}\end{array}\right],\end{array}---\left(1\right)$

其中，e_{p1_v}和e_{p2_v}分别为第一个和第二个驱动单元线速度偏差，e_{θ1_v}和e_{θ2_v}分别为第一个和第二个驱动单元角速度偏差；v_{p1_d}，v_{p2_d}分别为第一个驱动单元与第二个驱动单元的输入期望线速度，v_{θ1_d}，v_{θ2_d}分别为第一个驱动单元与第二个驱动单元的期望角速度信号；v_p1，v_p2分别为第一个驱动单元与第二个驱动单元的实时输出线速度；v_θ1，v_θ2分别为第一个驱动单元与第二个驱动单元的实时角速度信号，且v_p1，v_p2，v_θ1，v_θ2分别由步骤1)中得到的第一个驱动单元的位置p1，第二个驱动单元的p2和各自运动的转向角度θ1，θ2采用差分法得到；v_{p1_d}，v_{p2_d}，v_{θ1_d}，v_{θ2_d}输入期望值是根据系统性能要求预先设定的；

3)、根据驱动单元的线速度偏差e_{p_v}与角速度偏差e_{θ_v}，通过改进的PID控制器确定本地控制率u_v1(k)，u_θ1(k)，u_v2(k)，u_θ2(k)，即定义如下：

$\begin{array}{c}{e}_{v\_t}=v_{p1}-v_{p2}\\ e_{\mathrm{\θ}\_t}=v_{\mathrm{\θ}1}-v_{\mathrm{\θ}2}\end{array}---\left(2\right)$

本地控制率u_v1(k)，u_θ1(k)，u_v2(k)，u_θ2(k)的取值如下：

$\begin{array}{c}{u}_{v1}\left(k\right)=K_{p1}{e}_{p1\_v}\left(k\right)+K_{l1}\underset{j=0}{\overset{k}{\Σ}}{e}_{p1\_v}\left(j\right)+K_{d1}\left(e_{p1\_v}\right(k)-e_{p1\_v}(k-1\left)\right)+\\ K_{p\_t}{e}_{v\_t}\left(k\right)+K_{l\_t}\underset{j=0}{\overset{k}{\Σ}}{e}_{v\_t}\left(j\right)+K_{d\_t}\left(e_{v\_t}\right(k)-e_{v\_t}(k-1\left)\right)\end{array}$

$\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\θ}1}\left(k\right)=K_{p1}^{\′}{e}_{\mathrm{\θ}1\_v}\left(k\right)+K_{l1}^{\′}\underset{j=0}{\overset{k}{\Σ}}{e}_{\mathrm{\θ}1\_v}\left(j\right)+K_{d1}^{\′}\left(e_{\mathrm{\θ}1\_v}\right(k)-e_{\mathrm{\θ}1\_v}(k-1\left)\right)+\\ K_{p\_t}^{\′}{e}_{\mathrm{\θ}\_t}\left(k\right)+K_{l\_t}^{\′}\underset{j=0}{\overset{k}{\Σ}}{e}_{\mathrm{\θ}\_t}\left(j\right)+K_{d\_t}^{\′}\left(e_{\mathrm{\θ}\_t}\right(k)-e_{\mathrm{\θ}\_t}(k-1\left)\right)\end{array}$

$\begin{array}{c}{u}_{v2}\left(k\right)=K_{p2}{e}_{p2\_v}\left(k\right)+K_{l2}\underset{j=0}{\overset{k}{\Σ}}{e}_{p2\_v}\left(j\right)+K_{d2}\left(e_{p2\_v}\right(k)-e_{p2\_v}(k-1\left)\right)\\ u_{\mathrm{\θ}2}\left(k\right)=K_{p2}^{\′}{e}_{\mathrm{\θ}2\_v}\left(k\right)+K_{l2}^{\′}\underset{j=0}{\overset{k}{\Σ}}{e}_{\mathrm{\θ}2\_v}\left(j\right)+K_{d2}^{\′}\left(e_{\mathrm{\θ}2\_v}\right(k)-e_{\mathrm{\θ}2\_v}(k-1\left)\right)\end{array}---\left(3\right)$

其中K_p1,K_l1,K_d1,K_{p_t},K_{l_t},K_{d_t},K'_p1,K′_l1,K'_d1,K'_{p_t},K′_{l_t},K'_{d_t},K_p2,K_l2,K_d2,K'_p2,K′_l2,K'_d2为给定的系统系数；e_{p1_v}(k)和e_{p2_v}(k)分别为当前时刻第一个和第二个驱动单元线速度偏差，e_{θ1_v}(k)和e_{θ2_v}(k)分别为当前时刻第一个和第二个驱动单元角速度偏差，e_{v_t}(k)为当前时刻第一个和第二个驱动单元实时线速度的偏差，e_{θ_t}(k)为当前时刻第一个和第二个驱动单元实时角速度的偏差。