集裝箱運輸自動導(dǎo)引小車的優(yōu)化控制研究.pdf

1、集裝箱運輸?shù)难该桶l(fā)展使得集裝箱的集散地—港口的調(diào)度任務(wù)日益繁重，自動完成從泊位到集裝箱堆場的運輸已成為必要。本文對集裝箱自動導(dǎo)引小車(AGV)的跟蹤控制、點鎮(zhèn)定控制、定位停車及路徑規(guī)劃等方面進(jìn)行了研究，現(xiàn)將全文內(nèi)容概要如下：對全輪轉(zhuǎn)向、后輪驅(qū)動的AGV進(jìn)行了運動學(xué)分析，導(dǎo)出了相應(yīng)的運動學(xué)方程；針對所采取的航標(biāo)探測與慣性導(dǎo)航相結(jié)合的導(dǎo)航方式，推導(dǎo)了全輪轉(zhuǎn)向、后輪驅(qū)動的AGV的航位計算公式。針對現(xiàn)有遺傳算法無法兼顧全局搜索能力與

2、局部搜索能力的缺點，提出了兩相遺傳算法，該算法使遺傳算法同時具備了較好的全局與局部搜索能力。在對AGV的控制方面，本文提出對控制律中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的思想，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制性能最優(yōu)化，且將系統(tǒng)控制量限制在允許范圍內(nèi)。當(dāng)AGV的初始位姿改變后，控制參數(shù)也需重新優(yōu)化以達(dá)到最佳的控制效果。實驗表明，對AGV控制參數(shù)的優(yōu)化能顯著提高其軌跡跟蹤和點鎮(zhèn)定的精度。并進(jìn)一步提出了一種控制參數(shù)在線優(yōu)化方法，該方法無需利用控制參數(shù)的導(dǎo)數(shù)信息(

3、事實上也無法獲取導(dǎo)數(shù)的表達(dá)式)，且克服了直接用遺傳進(jìn)行在線優(yōu)化時計算量大的缺點。由于集裝箱運輸AGV的特殊引導(dǎo)方式，導(dǎo)致AGV的跟蹤軌跡為離散節(jié)點。將小車對離散節(jié)點的跟蹤轉(zhuǎn)化成小車對分段連續(xù)軌跡的跟蹤，并根據(jù)AGV的運動特性將對小車的直行速度v和轉(zhuǎn)向角速度ω的控制律轉(zhuǎn)換為對車輪的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)角β的控制律。針對AGV存在正常工作模式(只能直線行走或繞中心轉(zhuǎn)向)和停車模式(允許AGV沿其車體方向側(cè)向移動)的特點，將對AGV的定位

4、停車控制分成兩步完成：首先，將處于正常工作模式的AGV引入待泊車位。為了讓AGV順利駛?cè)氪窜囄?，采用路徑?guī)劃和模糊邏輯控制(FLC)相結(jié)合的手段：從AGV的當(dāng)前位置到待泊車位間規(guī)劃出一條最佳行駛路徑；然后，用FLC控制AGV按預(yù)定路徑行駛，并用兩相遺傳算法對FLC隸屬度函數(shù)中的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以改善定位停車精度。當(dāng)AGV進(jìn)入待泊車位后，讓AGV進(jìn)入停車模式，并編好相應(yīng)控制流程以順利實現(xiàn)AGV的精確停車。在路徑規(guī)劃方面，根據(jù)