[发明专利]一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法

权利要求书

1.一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法，其特征在于：所述纠偏方法包括直线行驶部分和转弯行驶部分的纠偏方法；所述小车配置有惯性导航元件和辅助定位设备，并限定其转弯行驶部分的行驶轨迹的拐角均为90度的折线，惯性导航元件能提供小车行驶时的实时行驶参数，通过结合运行时间能够推算出小车的实际坐标和姿态角；由于惯性导航随时间累积会有一定的漂移，需要辅助定位设备校正，辅助定位设备间隔一定的时间提供校正参数，校正后能得到更加准确的所述小车的实际坐标和姿态角；

在AGV小车进行行驶时，其双PID控制器总表达式为：

其中，u(t)为小车的横向纠偏控制量，Kp_a、Kp_d分别为两个PID控制器的PID参数，其中一个PID控制器是角度PID控制器，另外一个是位置PID控制器，且两个Kp_a、Kp_d作为因变量Kp分别与两个e_a(t)、e_d(t)作为自变量e之间存在Kp＝Ae²+B的函数关系，e_a(t)为惯性导航元件或辅助定位设备提供的所述小车的姿态角与目标角度的差值，e_d(t)为惯性导航元件或辅助定位设备提供的所述小车的实际坐标与目标坐标的差值，Ta_D和Td_D为小车使用前调试得到的参数，α、β为每个小车使用前调试得到的系数，其根据小车直线行驶或转弯行驶的行进方式、行进速度取不同的值，对于AGV小车来说，在不同速度或不同位置偏移量情况下，设置的PID参数均不同，同理两个PID控制器前面的系数也需要做相应调整，α、β的调整原则为：速度越快调整的幅值越小，即系数α，β值越小；

当AGV小车直线行驶时，按照以下方式进行纠偏：

(1)当e_d(t)小于等于0.012m时，即位移偏差很小的情况下，需要两个PID控制器具有相同的控制作用，此时设置α＝β；

(2)当e_d(t)大于0.012m时候，即位置偏移量较大情况下，位置PID控制器需要占据主要控制地位，角度PID控制器作为辅助进行纠偏，此时α＜β；其中，α取值范围为[0，1]，β取值范围为[1，2]；

在直线行驶时位置偏移量较大情况下，AGV小车使用前调试得到的系数α，β设置条件如下：

(1)在低速情况下，即速度小于等于0.6m/s时，设置α＝0.4，β＝1.6；

(2)在高速情况下，即速度大于0.6m/s时，设置α＝0.3，β＝1.7。

2.根据权利要求1所述的纠偏方法，其特征在于：e_a(t)具体为辅助定位设备提供的小车角度与目标角度的差值，e_d(t)具体为辅助定位设备提供的小车坐标与目标坐标的差值。

3.根据权利要求1所述的纠偏方法，其特征在于：转弯行驶时：当AGV小车转弯行驶时，无法得知实时目标角度值，无法计算角度偏差，因而不存在角度PID故α＝0、β＝1；其位置偏差e_d(t)认定方法为：当AGV进行直角的弧线转弯行驶时，AGV会在进入弯道时在主控制器内部计算一条虚拟路径作为目标路径，这条虚拟路径是连接出弯点与入弯点的一段圆弧，在AGV进行圆弧转动的过程中，通过计算AGV小车的位置与圆弧圆心点的直线距离I减去圆弧的半径r得到AGV与圆弧的偏移量e_d(t)，即e_d(t)＝I-r，这个偏移量e_d(t)为位置偏差；当AGV小车的位置位于圆弧内部时候，证明转弯角度过大，小车继续沿当前方向行驶，当AGV小车位于圆弧外部的时候，证明此时转弯角度过小，继续加大转向角进行打角转弯行驶。

4.根据权利要求2所述的纠偏方法，其特征在于：其辅助定位设备是视觉传感器，视觉传感器的获取的信息为：二维码的ID号、二维码中心位置与视觉传感器视域中心的x，y轴偏移量中的像素点个数(xNum，yNum)、二维码正方向与视觉传感器正方向的夹角、二维码角点检测的三个参考点在视域中的三个坐标(xA，yA)，(xB，yB)，(xC，yC)、二维码中心点偏移量(xD，yD)，根据二维码的ID号可以通过数据库查找的方式找到二维码对应的实际绝对坐标位置为(X，Y)；根据二维码角点检测的三个参考点在视域中的位置和二维码实际边长L可以计算出二维码在视觉传感器当中的映射信息，即多长距离对应多少个像素点；那么映射关系可以计算为如下关系：

其中k为映射值，根据映射关系可以推算出二维码中心位置和视觉传感器中心位置的相对位移xR和yR，其计算方式表述如下：

根据上式得出的相对位移xR和yR，综合实际绝对坐标位置(X，Y)可以得到视觉传感器的绝对位置，因为视觉传感器与车身呈现一种固定的偏移关系，那么在AGV扫描到二维码的同时也可以通过计算得到车身的绝对坐标以及车身的姿态角，从而将其作为经过视觉传感器校正后的所述小车的实际坐标和姿态角。