摘要：本文所设计的自动导引小车运用了时下比较先进且普遍采用的PIC控制器，另外还搭配运用了成本不高的红外导引装置，此外，还运用了高传输速率的CAN-BUS来实现各模块的通信，这便能够使小车在维持成本不变的前提下，进行高速率行驶，因而可以大幅提升无人操作车间的整体效率。本文就自动导引小车系统各个功能模块的总体设计思路作一探讨。
关键词：AGV；控制系统；设计
自动导引运输车简称为AGV，实际是指配置有自动导引装置（如电磁或光学等），可以沿着事先设定好的导引路径来维持行驶状态，能够实现多种移载功能，且能可以提供安全保护的运输小车。从本质层面来讲，AGV乃是轮式移动机器人的一种比较特殊的应用形式。对于AGV而言，其实为一种无人驾驶自动化车辆，其将电池作为其动力源泉，并配有非接触导向装置，能够在计算机的实时监控下，依据既定路线与路径，使小车比较行驶至指定位置或地点，最终完成诸多作业功能。
1.AGV控制系统结构分析
针对AGV而言，其主要由如下部分构成：（1）电源管理。在处于工作过程中，向其提供两种类型的电源，即24V与5V，另外还能进行电源检测。（2）主机模块。协调系统各项功能，并能进行集中处理。（3）光电检测。检测并引导小车的运动方向。（4）电机控制。依据光电检测信息，对电机动作进行相应控制。（5）障碍检测。检测小车运动方向区域内的障碍物。（6）故障判断。集中处理系统故障，并进行准确判断，提供各项故障信息。（7）声光报警。依据故障判断功能所提供的故障信息，及时发出声光报警信息。针对各模块而言，利用CAN总线能够实现实时性、不间断性通信；在整个系统当中，主机模块为其决策中心，各模块均能完成自身的基本功能。
2.AGV控制系统导引方法分析
借助于光学检测技术，对AGV相应运动方向进行引导，将一条反光率比较稳定的色带铺设于运行路径上，另外，车上还配置有可以接收反射光以及发射光源的信号，并根据实际情况进行相应比较，因本文所模拟的是车间标准的水泥路面，因而其在反射效果方面接近于黑带，在对比效果上并不突出，因此，本实验运用了与水泥地面相比，在反射差方面较大的白带，如此一来，便能比较方便的获得光电传感器的各项数值，所以，可借此对车辆运行方向加以判断。
针对AGV而言，对导向路径识别的相应实时性决定着其运行速度，为了能够最大程度简化识别算法，可选用光电传感器5只，对行驶路线进行判断。当处于常规状态下，4#、2#、3#光电传感器可以检测到系统当中的强反射，而對于5#、1#而言，其放射光相比于阀值偏低。如若4#或2#与事先设定好的路线存在偏离的情况，那么此时与之同侧的转轮电机转速，便会持续向增量方向调节，直至光电传感器再次检测出强反射，对于此时的电机来讲，其转速便会回至初始值。针对5#、1#传感器而言，主要用作判断转向，如若其输出大于阀值，表明已经进入到转向路口，那么位于同侧的电机便会减速，指导传感器输出偏小，且小于阀值。对于此方法而言，不仅简单易行，而且操作简便，而为了能够得到比较准确的电机转速控制，选用直流无刷电机为佳。
3. AGV控制系统的基本数学模型
对于AGV控制系统而言，其主要有两种数学模型，其一为运动学模型，其二是动力学模型。针对运动学模型来讲，多依据运动学基本理论，将车速与伺服电机端电压之间的关系求出来，在此模型当中，自动导引小车的速度除了与电机电枢回路的相应时间常数之间相关之外，还与电机端电压相关，忽略了摩擦阻力、车体质量等对车速可能产生的影响，所以，以自动导引小车为基础的运动学模型，将其作为控制系统，在控制效能上并不佳。而针对动力学模型而言，其基于车体动力学，将车体质量、电机端电压以及多种阻力对车速所造成的影响考虑在内，也就是把速度与力之间的关系，划归至自动导引小车所对应的导引方程当中，因此，以自动导引小车动力学模型为基础，所作出的控制系统，在静态精度与动态特性方面，相比于以运动学模型为基础的控制系统，要好一些。如果对自动导引小车的稳态精度、动态特性有较高要求时，可将动力学模型作为首选。
4.以DSPACE为基础的模糊控制器设计
设定控制系统的输出为y，输入为单位阶跃信号r，误差导数de，误差e，被控对象的输入u；对于模糊控制器而言，其与e对应的输出为e1、de1，而与de对应的输出为u1、e1、de1、e2、de2、u1，而论域的取值范围是[-6+6]，取5个语言值，即正大PB、正小PS、零ZR、负小NS、负大NB。ZR取三角形隶属度函，而PB、NS、NB、PS取梯形隶属度函数。因系统实为两输出、单输入，那么可以选用的模糊控制规则：IF< E is PB > THEN< de1 is PB and de2 is NS>。基于相关控制规则与隶属度函数，借助于模糊推理系统编辑器，便能构建一个FIS文件，名mhkz.fis。设定系统开始输入非0，也就是在导引线上启动。且依据所得各类试验数据，为保障AGV小车有着比较稳定的启动功率，PWM值不能过小，对此，选取两个值0.75与1，即NB时PWM值为1，NS、PS为0.75。
因运用的是光电导引的方式，在得到小车运动状态的相关试验时，逻辑运算变为最佳方式，借助于DSPACE仿真控制，本文选用了模糊控制算法。
5.结语
综上，本文针对AGV小车，构建了AGV控制系统系统的基本结构与相关控制方法，且分别从应用与理论方面，对AGV控制系统进行设计开发。最终得知，AGV地面系统设计思路乃是可靠与正确的，其有着广泛的应用前景与价值。
参考文献：
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