AGVAGENT控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本文結(jié)合AGV的單機(jī)智能化需求和Agent技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展,以目前應(yīng)用較廣泛的JADE作為Agent開發(fā)平臺,設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的AGV Agent控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了Agent與運(yùn)動控制卡的交互、與OPC服務(wù)器交互、與數(shù)據(jù)庫交互的中間件,擴(kuò)展了Java Agent的功能。在運(yùn)動控制卡上設(shè)計(jì)了有實(shí)時(shí)性要求的軌跡生成、運(yùn)動控制、位姿估計(jì)和安全控制等行為模塊,將數(shù)據(jù)庫和路徑規(guī)劃等管理性行為設(shè)計(jì)在車載PC104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上。人機(jī)交互界面可作為

2、獨(dú)立的Agent駐留在上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。這種無中心控制系統(tǒng)提高了AGV的單機(jī)智能和整個(gè)AGV系統(tǒng)的開放性和柔性,并可方便地與自動化立體倉庫(AS/RS)控制系統(tǒng)進(jìn)行鏈接。通用的多點(diǎn)全局軌跡規(guī)劃的方法較難適應(yīng)AGV Agent控制系統(tǒng)要求,研究了兩點(diǎn)間的軌跡規(guī)劃方法。為了保證整個(gè)路徑曲率連續(xù),使AGV在過渡路徑段跟蹤過程中操舵角能夠連續(xù)變化,并滿足AGV在到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)處的位姿要求,推導(dǎo)出兩點(diǎn)間的五次Hermite多項(xiàng)式曲線和五次參數(shù)曲線的計(jì)

3、算公式,分析了這兩種軌跡規(guī)劃方法的優(yōu)缺點(diǎn),分別提出了速度和操舵控制方法。這兩種方法均可實(shí)現(xiàn)在線軌跡生成,便于導(dǎo)引控制,并分別進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了以編碼器、陀螺儀、磁柵尺等多傳感器和組合Kalman濾波器組成的AGV慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。采用編碼器和陀螺儀經(jīng)簡化Kalman濾波算法進(jìn)行姿態(tài)角檢測,可在運(yùn)動控制卡上實(shí)時(shí)處理傳感器的數(shù)據(jù)融合問題,提高姿態(tài)角檢測精度；為了消除AGV運(yùn)行過程中的累積誤差,在路徑上每隔一段距離安裝一對磁釘,AGV直

4、線運(yùn)動掃過磁釘時(shí),可通過磁柵尺測量AGV中心與磁釘之間的距離并計(jì)算AGV與這對磁釘連線的夾角,系統(tǒng)采用擴(kuò)展Kalman濾波器將推算位姿和磁釘校正位姿進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,得到更為精確位姿。擴(kuò)展Kalman濾波器的矩陣運(yùn)算由上位工控機(jī)計(jì)算可提高計(jì)算效率,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明這種組合導(dǎo)航系統(tǒng)能夠滿足要求。這種導(dǎo)航系統(tǒng)具有定位準(zhǔn)確、成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。車間環(huán)境障礙使得磁釘?shù)慕^對位置難以精確測量,給AGV的實(shí)際應(yīng)用調(diào)試帶來不便。為了實(shí)現(xiàn)AGV快速安裝布局,

5、采用示教方法由AGV測量并記錄磁釘?shù)奈恢?并在以后的重復(fù)運(yùn)動中采用迭代學(xué)習(xí)方法不斷更新路徑段的目標(biāo)值,實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)若干次學(xué)習(xí)后AGV更能精確地通過磁釘,AGV跟隨路徑的累積誤差也得到了消除。采用Q學(xué)習(xí)方法進(jìn)行磁釘路徑的智能規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)最短路徑尋找,同時(shí)解決了任務(wù)調(diào)度及避障等問題。Q學(xué)習(xí)算法無須建立精確的環(huán)境模型,簡化了智能體的編程,方便實(shí)用。通過對AGV Agent控制系統(tǒng)、軌跡規(guī)劃、導(dǎo)引控制、導(dǎo)航系統(tǒng)及磁釘路徑學(xué)習(xí)和智能規(guī)劃等方面的研究