[发明专利]一种叉车式AGV磁导轨跟踪控制系统及方法

权利要求书

1.一种叉车式AGV磁导轨跟踪控制系统，其特征在于，包含磁导轨感知子系统(1.1)、速度和角度检测子系统(1.2)、舵轮控制子系统(1.3)和跟踪控制子系统(1.4)；所述磁导轨感知子系统(1.1)安装于车体底部车体中轴线的区域，用于检测磁导轨的相对位置信息；所述速度和角度检测子系统(1.2)、舵轮控制子系统(1.3)和跟踪控制子系统(1.4)安装于系统车体内；速度和角度检测子系统(1.2)用于检测当前舵轮旋转角速度和舵轮方向角度，舵轮控制子系统(1.3)根据接收的跟踪控制信号驱动叉车式AGV的舵轮运动，跟踪控制子系统(1.4)根据叉车式AGV磁导轨跟踪的初始启动、磁导轨正常跟踪、脱轨报警三种状态，计算出舵轮下一步需要的参考控制量输出信号，包括：舵轮旋转角速度和舵轮方向角度两个参考控制量；四个子系统通过CAN总线进行通信连接；所述跟踪控制子系统(1.4)包括车身位姿预测模块(1.9)、车辆状态预测模块(1.10)、舵轮旋转与方向角协同控制模块(1.11)、参考控制量线性牵引模块(1.12)、脱轨报警模块(1.13)；车身位姿预测模块(1.9)通过从磁导轨感知子系统(1.1)获取传感器信息，确定车身姿态与相对位置；车辆状态预测模块(1.10)结合车身姿态，从速度和角度检测子系统(1.2)获取舵轮旋转角速度和方向角度，进而确定AGV当前运行状态；舵轮旋转与方向角协同控制模块(1.11)旨在实现对磁导轨的有效跟踪，其在获取车身姿态、相对位置、运行状态的基础上，确定舵轮旋转角速度与方向角度的期望值；参考控制量线性牵引模块(1.12)旨在将已计算出来的舵轮旋转角速度与方向角度的期望值转换成随时间线性变化的参考控制量，减少阶跃输出值对跟踪轨迹带来的超调，实现对磁导轨的稳定跟踪；脱轨报警模块(1.13)在AGV发生跟踪故障或危险的情况下，进行异常报警，并生成有效控制信号。

2.根据权利要求1所述的叉车式AGV磁导轨跟踪控制系统，其特征在于，所述磁导轨感知子系统(1.1)包括多点式磁导轨传感模块(1.5)，用于检测磁导轨与车身的相对位置信息；所述速度和角度检测子系统(1.2)包括舵轮旋转角速度传感模块(1.6)和舵轮方向角度传感模块(1.7)，分别实时测量当前舵轮前向旋转的角速度与舵轮的方向角度，为控制车辆跟踪磁导轨提供运行状态数据；所述舵轮控制子系统(1.3)包括舵轮运动控制与驱动模块(1.8)，用于接收并执行跟踪控制子系统(1.4)发出的舵轮参考控制量信息，驱动舵轮运动。

3.一种叉车式AGV磁导轨跟踪控制方法，基于如权利要求1或2所述的叉车式AGV磁导轨跟踪控制系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，系统运行参数配置：根据物流领域叉车式AGV的作业环境设定AGV系统的运行参数；根据叉车式AGV行驶和作业环境的要求以及工厂安全行驶的规范和AGV磁导轨跟踪运动特性参数，设定叉车式AGV启动时间可安全运行的最大允许行驶速度V_ref、舵轮角度控制灵敏系数和脱轨最大恢复时间；

步骤2，车身定位与运行状态识别：跟踪控制子系统(1.4)从磁导轨感知子系统(1.1)获取传感器信息，确定车身姿态与相对位置，并结合从速度和角度检测子系统(1.2)中获取的舵轮旋转角速度和方向角度，确定叉车式AGV当前运行状态，包括初始启动、磁导轨正常跟踪、脱轨报警三种状态；如果处于初始启动状态，进入步骤3；如果处于磁导轨正常跟踪状态，进入步骤4；如果处于脱轨报警状态，进入步骤5；

步骤3，初始启动处理：在AGV系统的初始启动状态，将一个恒定且较低的舵轮旋转角速度施加给AGV舵轮，同时根据检测的磁导轨相对位置信息，控制舵轮方向角度；在初始启动状态稳定运行启动时间Tstar后，跳转到步骤2，再次预测运行状态并进入后续步骤；

步骤4，磁导轨正常跟踪处理：对AGV叉车的控制分为两个维度：AGV舵轮旋转角速度控制和AGV舵轮方向角度控制；

步骤5，脱轨报警处理：立刻降低舵轮旋转角速度，同时根据磁导轨信息丢失前的磁导轨位置预测当前叉车位置，调整舵轮方向角度，以尝试找回磁导轨位置，若设定时间内未找回磁导轨，则将舵轮旋转角速度降为0，并声光报警。