[发明专利]一种磁导航AGV控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种磁导航AGV控制系统。

背景技术

自动导向车AGV是现代物流系统自动化、柔性化及智能化的关键设备。研究AGV的相关技术意义重大。导航系统为AGV核心组成部分，目前常见的AGV导航方式主要有视觉导航、激光导航与磁导航，视觉导航由于易受环境影响其适应性差，激光导航的硬件成本较高。磁导航则不仅控制简单、成本低、且抗干扰能力强，可在各种环境下工作，应用最为广泛。

AGV的导航控制系统根据其控制核心不同主要有采用单片机、可编程控制器PLC与嵌入式工控机等方案。单片机与PLC控制系统具有低功耗且控制简单等优点，但可扩展性较差。相比之下，嵌人式工控机带有多种硬件接口。有利于系统功能扩展，方便产品的升级换代。

发明内容

本发明的目的是为保证磁导航AGV控制系统的可扩性与稳定性，设计了一种磁导航AGV控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

磁导航AGV控制系统自上而下分为监控管理层、通信层、控制层、功能层及传感器层五大层，监控管理层，其硬件架构以嵌入式工控机为核心，通过CAN总线挂接多个控制外围设备的ARM处理器。基于中断任务调度模式实现了运动控制器，以中断任务调度模式来协调系统运动控制器的各个任务单元，通过适时挂起线程与逐步匹配报文方式来协作完成监控管理系统的通信过程，实现系统的实时控制，此外，采用模糊自整定PD调节器来保证磁导航的控制精度和适应性。由模糊自整定PD调节器来改良AGV的动态跟踪行为；监控管理系统包括六种交互模块。其发送与接收通信过程通过适时线程挂起与逐步接收匹配操作来协作完成。

所述的系统在AGV上装载研华工控机POD-6552，用于实现对控制系统的监控管理等。

所述的系统通过建立无线局域网，可实现用户端PC与监控管理终端数据的共享，有助于控制系统的调试、开发与管理。

所述的系统在通信层采用CAN现场总线来完成监控管理层与控制层之间的命令控制发送与报告反馈。

所述的控制层使用STM32F103RBT6 ARM7处理器来协调完成各种控制功能。

所述的系统是由运动控制器与辅助控制器两节点组成的一个微小型分散式控制系统。

所述的现场总线适于后期控制节点的扩展，是系统走向复杂化及智能化等的保证。

所述的功能层包括导航、特殊命令、电机驱动、避障、显示交互、姿态反馈与手动控制七大功能单元。

所述的传感器层由导航传感器、命令传感器、控制电机与驱动器、红外传感器、液晶屏、编码器及按钮按键组成。

所述的系统将模糊控制与PID控制相结合，以PD控制器为核心，利用模糊控制来动态修正PD控制器的系数，改良AGV的动态跟踪行为。

所述的运动控制器功能的软件实现，主要包括导航跟踪任务、调速任务、特殊命令任务、安全避障任务与通信任务。

本发明的有益效果是。

磁导航AGV控制系统的基于中断模式来设计运动控制器，增强了系统的执行效率与响应速度；实现了AGV车载的监控管理系统，可实时监控车载的运行状态、跟踪控制信息、避障状态与车载位姿状态等。易于交互管理。此外，采用模糊PD调节器保证了良好的导航精度。对本系统进行现场实测，系统通信稳定可靠，跟踪有效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统总体架构。

图2是AGV本体结构简图。

图3是模糊自整定PD调节器。

图4是运动控制器的软件实现。

其中，1-导航磁带轨道，2-导航传感器，3-AGV车载，4-命令磁带段，5-命令传感器。

具体实施方式

如图1所示，系统架构是AGV控制系统的关键。系统的控制方案自上而下分为监控管理层、通信层、控制层、功能层及传感器层五大层，监控管理层。在AGV上装载研华工控机POD-6552，用于实现对控制系统的监控管理等。通过建立无线局域网，可实现用户端PC与监控管理终端数据的共享，有助于控制系统的调试、开发与管理；在通信层采用CAN现场总线来完成监控管理层与控制层之间的命令控制发送与报告反馈。现场总线适于后期控制节点的扩展，是系统走向复杂化及智能化等的保证：控制层使用STM32F103RBT6 ARM7处理器来协调完成各种控制功能，系统是由运动控制器与辅助控制器两节点组成的一个微小型分散式控制系统。