自动导向车(AGV)导航控制系统设计

刘赫

摘 要：自动导航技术AGV是目前非常常用的一种转移承载技术，自动导航集合了多种多样的自动响应技术，成为非常重要的物流运送方式，在社会生产实践中起到了极为重要的作用。自动导向车（AGV）感应了多样化的系统特性，研究者通过分析导航伺服系统传递，并使其成为自动物流系统内不可或缺的一支重要力量。AGV系统参数的不同将直接影响到自动导向车的导航结果。为了优化提高系统动态性的调整方式，自动导向车（AGV）借助了数字仿真技术，其伺服系统的传递函数和样机实验结果与整个系统的静态和动态性能之间的关系较为密切。

关键词：自动导向车;（AGV）导航控制;系统设计

引言：自动导向车技术简称AGV技术，是一种经过多年发展的自动化物料搬运技术，AGV设备在应用过程中具有较广泛应用范围，可以普遍应用于比较恶劣的工作环境或者工作量大、工作来回运动范围较大的区域，比如说，车间、码头、机场、医院，另外，一些大型的仓库单位也将AGV作为重要的货物转换技术手段。这是因为AGV自动导向小车的适应性极强，可以适应现代柔性制度管理FMS和工厂自动化系统FAS的物质系统要求，从而成为非常重要的货运转载设备力量。

一、自动导向车AGV的概念简介

（一）简介

自动导向车AGV是一种新型的自动化物料搬运设备，其应用范围较广、适用于车间、码头、机场、医院、商店等各种场所，同时流水线作业、矿区作业等等区域工作也可以使用AGV完成，这是在繁忙的工作区域内使用自动化传递技术、实现现代制造系统必不可少的物流传递手段，是一种较为高端的移载设备。自动导向车AGV使用多种电磁感应方式，借助了智能化移载的原理，满足了惯性、视觉、多种导航方式的引导作用，从而使得AGV运行路线变得更为精准，能够适应生产和生活的需要。

自动导向车AGV原理

自动导向车有精准的导航系统，连接电缆光学、惯性、视觉等多种多样的导航方式，自动导向车AGV之所以被应用在各种领域，是因为AGV运行状态较好，运行路线十分精准，可以满足生产和生活需求，降低人工不必要成本，实现多种自动导向车AGV的应用场景，主要是在比较复杂的地形范围内或布局较为紧凑的生产车间内。自动导向车AGV安装了探头和感应线圈，从而能够在AGV车体上产生感应电量，当小车运行时，不会没有偏离预定路线，那么小车偏离路线的计算角度和计算程度将贴合小车的运行轨迹，沿着预定的路线行驶。

自动导向车AGV的导航系统设计

AGV导航系统的先进性

自动导向车AGV取代了以往由人驾驶车辆的方式，AGV可以直接控制小车，按照自动沿线的预先设计路线运行，自动导向车预先路线的运行依据的是模拟驾驶员驾驶路线，基于动力学模型的结果。因此，AGV可以根据路面的实际情况来操作车辆转向驾驶系统，也可以在比较宽的范围之内，对于AGV车辆的车体状态等进行敏感的记录。AGV导航系统之所以具有先进性，是因为其在大量的人工模拟路线上，能够找到比较优化的方案，AGV导航借助了人或者系统操作的工作原理，按照一定的规律总结初期导航控制系统，并且从控制理论的原理角度兼顾了AGV自动导航控制的频率特性。

AGV的稳定性保证

自动导向车AGV使用斜率穿透分配原则，将系统中具有稳定性的动态过渡性能与导航控制系统相连接，使其平稳的返回预定路线，一旦遇到突发情况可以根据实际情况自动开启和关闭AGV功能。导航控制系统能使AGV小车快速而平稳的往返，如果遇到高频段斜率很大的情况，那么AGV也可以很轻松的完成既定的运行路径。当然这主要是因为自动导航车AGV预定了比较完善的三轮底盘结构，在这种结构要求之下，AGV能实现单方向的运行，如前进、后退功能，在后续的设计中，如果能加一对探头，AGV就可以自动后退，并使用探头退行操作。在实际的生产和生活中，AGV探头在后轮轴处设置转盘，借助连杆结构，能够实现前方导航和轮转台的联动运动，且能够达到比较理想的角度，从而保证了AGV自动导航运行过程中的稳定前进。

（三）自动导向AGV车体结构设计

自动导向AGV车体使用前轮驱动旋转，这是一种更为科学的三轮底盘结构，这种结构可以实现导航控制系统及导航控制器对机械结构的控制，一般使用信号控制器控制功率较大的放电电路，而自动导向车AGV的车体运行符合精密的运动学模型。AGV车体结构是为了能够更好的适应运转需求，并处理好机器运转及电路两方面的因素影响。AGV使用多元化探头保证小车的运行轨迹，同时也可以结合传递函数和数字仿真技术分析，结合多电参数和结构参数的影响，有针对性地设计相似系统的指导核心命令。

自动导向车AGV的系统结构分析

基本系统结构

自动导向车AGV在前行时对于车体的运行有一定的要求，需要确定车体轴线与x轴的夹角，这主要是由于导航系统和结构系统，对于AGV车体都会产生一定的影响，探头测试到AGV小车运行的偏差，并将坐标系选择与导航线重合，从而能够保证小车在直道上运行时，导航系统处于工作的平衡点状态。自动导向AGV的线性化处理成为AGV前进式车体运动学模型的传递结果，此时为了能够达到不同运行状态下自动导向车的运行效果，可以选择在系统稳定频率较低的不同频段采取不同的操作形式，一般将频段设置成低中高三种不同的期望值，从而能够满足导航控制系统正常工作的校正需求。

自动导向车AGV不同的运动轨迹

自动导向车AGV小车如果增大车速，那么系统的稳定性变差，动态稳定性不足，车速过高，可能会是小车面临着颠簸的风险，因此自动导向车AGV作为物料运输的重要途径，一般不应有过高的车速。有的AGV小车预装了增大式的探头臂，这就可以保证在系统的开环增益不变的前提下，处理好快速波动和颠簸因素对于AGV小车原始系统特性所带来的影响。此时根据实验数据和波动曲线的反应，可发现自动导向车AGV的运行速度不利于系统稳定性，因此在弯道运行或后退时，AGV车辆可能会产生震荡效果，那么为了实现导航电机的机电负荷不宜过大，应该不断的調整AGV的探头距离和AGV小车的频率特性，尽可能达成更好的试验效果。

结论：综上所述，自动导向AGV小车能实现在运行时误差的规避，通过实验结果表明，AGV小车导航控制系统，控制精度正在不断的提升，动态性能也在不断的改善，从而能够使其设计的时间取值和运行时的系数相符合，并能够被控制在一定的范围之内，借助小车样机的实验轨迹，就可以确定在不同频率之下如何改变频段的位置，从而改善AGV小车系统的稳态性能，这也是目前在生产应用和实践中提升AGV小车使用频率的重要基础。为了实现下一步新的自动导航需求，AGV小车的使用技能和系统参数，均应在不断的优化和尝试中加以改善。通过尝试校正原始系统的开环频率特性实现AGV导向小车在各个行业和领域内的应用，将成为一个新的必要发展趋势，逐渐适应了现代物流运输和生产环境快速运达的使用诉求。

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