[发明专利]一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法

说明书

本发明涉及一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法，其新提出的双PID控制器结构和新提出的视觉传感器定位方法都能够大大提升控制精度，并能够增加AGV运行稳定性和运行灵活性，增强AGV直线运行和曲线运动精度，加强AGV复杂能力。且使得精度可以控制在5mm以内，灵活行可以准确跟踪任意变换的运动轨迹，稳定性方面可以实现长时间稳定运行，抑制了硬件传感器自身缺陷，误差小。

技术领域

本发明涉及自动导航领域，具体涉及一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法。

背景技术

自动导引小车(AGV)系统目前主要应用于仓储物流运输，工业现场存储区与生产区域的柔性工位物料连接，早期的AGV只是应用于车间的杂货运输，目前AGV被广泛应用于各行各业，包括非工业生产环境也在积极使用AGV来替代减少人工工作，包括邮件邮报运输，办公室内部包裹、信息等的递送，医院送餐送洗衣物等方面。

AGV通常是采用磁导引和视觉导引等单一的可连续型纠偏的轨道引导方式，由于单一的惯性导航系统会随着时间累积导航误差，因此惯性导航需要结合其他诸如射频识别和二维码等室内定位技术。目前的纠偏主流还是使用PID进行，参见图1可知，现有技术中的PID控制器(比例-积分-微分控制器)，由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。透过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本上线性，且动态特性不随时间变化的系统。PID控制器的比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)分别对应目前误差、过去累计误差及未来误差，若是不知道受控系统的特性，一般认为PID控制器是最适用的控制器，借由调整PID控制器的三个参数，可以调整控制系统，设法满足设计需求，控制器的响应可以用控制器对误差的反应快慢、控制器过冲的程度及系统震荡的程度来表示。不过，使用PID控制器不一定保证可达到系统的最佳控制，也不保证系统稳定性。

公开号为CN105180930A的专利提供了一种AGV惯性导航系统，它包括陀螺仪、磁钉、编码器、磁传感器、数据处理单元和运动控制单元，陀螺仪设置在AGV小车上，磁钉铺设在地面AGV航道上，磁传感器设置在AGV小车车头底部的中线上，陀螺仪、磁传感器、编码器和运动控制单元分别与数据处理单元连接，编码器、数据处理单元和运动控制单元设置在AGV小车上的控制盒内；所述的数据处理单元包括依次连接的陀螺仪采集模块、固定漂移处理模块、卡尔曼滤波处理模块、角度获取模块、磁钉校准模块、航迹推算模块和PID调节器，编码器与轨迹推算单元连接，PID调节器与运控控制单元连接。该系统角度精度为±0.1度，航迹推算精度为±5mm，导航精度为±10mm。该发明利用惯性传感器实现AGV纠偏功能，利用固定在地面上的磁钉实现AGV的粗略定位功能。该方法增加了外围辅助磁钉的配合定位作用，成本高，而且很难及逆行更改。当前AGV的纠偏控制往往只是仅仅单纯地停留于单个，单独的某个量，位置、角度、速度、加速度等单独的信息。但是这些变量和反馈量一般都是相互耦合，相互影响的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有纠偏控制技术的不足，为了使得控制更加的精准与平滑，本文提出一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法，该方法在于融合了惯导原件和视觉传感器的数据，在此基础之上进行对应新型自适应PID控制，自适应PID控制可以得到非常好的结果，纠偏过程进行快速、平滑，纠偏算法抗干扰性强，鲁棒性好。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于双PID控制的AGV小车的路径纠偏方法，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：