差速驱动AGV建模和轨迹跟踪控制研究
2021-07-26郭虎虎庞新宇
郭虎虎,任 芳,庞新宇,金 泽
(1.太原理工大学机械与运载工程学院,山西 太原 030024;2.煤矿综采装备山西省重点实验室,山西 太原 030024)
1 引言
自动导引车辆(Automated Guided Vehicle,AGV)是一种新型的装载运输物料的工业车辆,采用自动或人工方式装装卸货物,并按设定的路径自动行驶至指定地点。AGV 具有自动化、柔性化和准时性等优点,被广泛应用于汽车制造、医药、仓储、化工等领域[1]。轨迹跟踪是AGV 实现运动精确控制和执行任务成败的决定性因素,是AGV研究的核心问题。AGV是一种非线性、强耦合的多输入多输出的复杂系统,在实际应用中AGV 轨迹跟踪会受到轮胎摩擦、路面情况、负载变化等多种外界因素的影响[2],导致AGV 的行驶路径偏离预先设计的参考轨迹。目前,一些科研工作者针对AGV 轨迹跟踪控制难问题,提出了各种控制算法,如Backstepping 方法[3-4]、自适应控制[4]、滑模控制[5-6]、模糊控制[7]和神经网络控制[8]等。文献[3]针对机器人动力学模型,应用了Lyapunov直接法构造了全局稳定轨迹跟踪控制器,实现了轨迹跟踪,但为未考虑未知干扰对机器人轨迹跟踪的影响。文献[6]针对质心和几何中心存在偏差的移动机器人,基于动力学模型设计了具有全局稳定的自适应滑模控制器,该控制器满足轨迹跟踪要求并消除滑模输入抖振。文献[7]针对差速轮式移动机器人轨迹跟踪存在的问题,提出一种与PD控制相结合的模糊滑模变结构控制,保证了对不确定性和干扰的鲁棒性,并可以有效地跟踪参考轨迹。文献[9]针对移动机器人轨迹跟踪,提出一种基于Backstepping 运动学控制器与双自适应神经滑模动力学控制器,不但可以解决系统不确定性问题,还消除了滑模控制中的抖振现象。……
