agv的plc控制
这个文档主要介绍plc的整套对agv的开发过程对现实还是有一定的积极意义的长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:6日期:20/b月&日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、维印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口,在年解密后适用本授权书。2、不保密駟。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:0/年6月孑日导师签名:日期:年/月。日摘要AGV自动导航车是现代物流领域的一个重要的研究课题。在工业领域柔性化生产中越来越重要,高性能、高有效性的AGV控制器受到国内外学者的高度重视。本文采用模糊控制方式,针对AGⅴ小车的响应速度、稳定性要求,设计实现了一种基于运动学模型的AGV控制系统。该控制系统按功能模块化设计硬件电路,由电杌驱动模块、路径识别模块、避障模块、通信模块组成。电机驱动模块由直流无刷电机驱动模块和电机速度检测模块组成,实现对直流无刷电机的控制;路径识别模块由位置检测模块和站点识別模块组成,实现小车对路径的识别,达到对路径跟踪控制的目的;避障模块实现小车的安全性;通信模块由CAN通信模块和无线ⅵi模块组成,实现控制系统的通信。小车的测试实验表明,先后给以80mm和-100mm的位置偏差,AGV小车能够在3s内对位置偏差进行修复,小车速度振幅控制在±10mm/s,小车位置偏差修复后,3s时间内,速度可回调到位置偏差前的速度,即小车回“零位”的速度比较快,表明AGⅴ控制系统的平稳性好,能够很好实现对路径的跟踪,同时也能及时的应对运行过程中的误差突变。关键字:AG;运动学模型;磁导航;模糊控制ABSTRACTThe Automatic Guided Vehicle (AGv) is an important research topic in the fieldof modern logistics. Flexibility in the field of industrial production more and moreimportant, the AGV controller which has the high performance and the highefficiency has been received the extensive attention by scholars both at home andabroad. This paper adopts the fuzzy control method, in view of the aGv car responsespeed and stability requirements, the design has realized one kind of AGv controlsystem based on kinematics modelThe control system hardware circuit is designed according to the functionmodular, the motor drive module, path recognition module, obstacle avoidancemodule, communication module. Motor driver module is composed of brushless dcmotor driver module and motor speed detection module, realize the control for thebrushless dc motor. Path recognition module is composed of position detectionmodule and site identification module, realize the aGv for the path recognition,achieve the goal of the path tracking control; Obstacle avoidance module to realizethe safety of the car; Communication module of Can communication module andwireless wifi module composition, realization of the control system ofcommunicationThe test results show that, successively give 80mm and 100mm positionaldeviation. the location of the AGv can within 3s to fix position deviation, vehiclespeed amplitude control in the plus or minus 10mm/s after repair the car positiondeviation, within 3s the speed can be back to the front of the position deviation ofspeed, the car back to " zero"speed is faster, the results show that the AGv controlsystem have good stability, a good path tracking, and can provide timely responsesduring the operation of the error mutationKeywords: AGV; Kinematics Model; Magnetic Navigation; Fuzzy Control目录摘要ABSTRACT…命命命中苹命命品哪命命命哪请自品中“非哪非命命命哪第一章绪论1AGV概述…12AGV国内外发展现状…121国外发展历史及现状122国内发展历史及现状13AGV的引导方式14本文的主要工作和主要问题.b自.身自命看非世看带看音萨世看中·宁非命●学●122455141本论文的主要工作…142本论文解决的主要问题第二章AGV车体结构及运动学模型建立21AGV结构分类。B西自鲁自·切是息甲带导211三轮结构2.12四轮结构213五轮或六轮结构.22AGV的性能指标23AGⅤ的组成幽·命命66778924AGⅤ运动状态分析申·自意25AGⅤ小车对电机的基本要求1026AGV的运动学模型27本章小结12第三章AGNV控制系统硬件设计3IAGⅴ控制系统整体结构.1332AGV控制系统研究方案32ICAN总线通信模块即14322无线wif模块15323电机实时速度检测看·。专中●·音专中324磁导航传感器组3.2.5障碍检测18326AGV小车对线路与站点的识别鲁·。感垂品自世品身岳一益自备自e非你ee非物9327AGV小车位置判断33硬件系统组成21331控制器芯片应用说明.1332电机驱动模块24333电源模块…633.4通讯模块命命命命··命命自命命●2734本章小结28第四章AGV路径跟踪控制方法研究41AGⅴ控制策略选择42模糊控制简介…294.3模糊PD控制器.3043.1模糊PD控制器的数学模型查看着看看看昏春●●●43,2模糊PID控制器的控制思想3143.3AGⅴ控制系统模糊控制必要性…3144模糊PID控制器设计…3344.1模糊PID控制器的输入输出量的确定…344.2模糊控制规则的设计.节。申春。鲁合。节是看看。节.自DD春3345模糊PID控制器的仿真…昨非···命e命自···总最46本章小结38第五章AGV控制系统软件设计51引言3952编译环境的介绍.....12053控制软件设计鲁暴非画非最命自曲曲自自非非命春告音春鲁D看41531产生PWM的程序流程.53,2电机实际速度检测模块程序流程425.3.3避障控制模块程序流程….534驱动控制模块程序流程中学鲁鲁鲁。鲁。●44535CAN总线通信模块程序流程.54本章小结45第六章系统测试与结果分析6.1路径跟踪测试.4662避障能力测试63本章小结总结和展望看中·49参考文献看●。。意非。。市中自看非如鲁致谢附录A(攻读学位期间发表论文及专利目录)55第一章绪论第一章绪论1.1AGV概述现代制造工艺的飞速发展,带动了柔性制造系统FMS和柔性装配系统FAS的迅速发展。中国早在“十一五”规划中就制定了侧重于科学和技术的发展,以先进的制造技术来提高企业的竞争力。自21世纪开始,物流的发展成为一个新热点。现代物流行业,尤其是西方的设备和实现技术已经达到很成熟的水平。目前,现代化物流格局已经形成以信息技术为核心,以信息、运送、卸载、自主化仓储、库存统计、自主化配货、包装等专业技术为支撑的现代化物流技术4。而自主导航车AGV是实现AGVS、FMS、CIMs的关键基础设备,是实现现代物流自动化和智能化的核心技术之—pAGV( Automated Guided Vehicle)是自动导航小车的英文缩写,是一种自主驾驶、无人操纵、以电池为动力的自动化运输设备,装有电磁或者光学等非接触自动导向装置和独立寻址系统。它的主要特点表现为具有可编程功能、安全保护装置、启停装置以及搬载功能并能在上位机的监控下,根据给定的起点和终点自主地沿预设的导引路径行驶,安全到达目的地,完成搬运卸载任务。其已经成为仓储物流自动化系统、柔性生产线、柔性装配线的重要设备。资料显示,在整个产品生产的过程中,用于加工和制造仅仅只占有5%的时间,剩余95%的时间主要用于包装、储存、装卸和运输;而在美国、日本和欧洲发达国家,直接劳动成本所占生产成本的比例不足15%而且这一比例还在不断下降,而储存、运输所占的成本却占总成本的40%7。因此各工业强国把降低物流成本作为提高企业竞争力的重要措施,在这样的背景下,AGⅤ小车广泛地应用于各行各业,并受到了极大的欢迎。12AG国内外发展现状AGⅤ是伴随着叉车技术和机器人技术产生并发展而来的,但都是为了实现货物的自动搬运为目的的3。随着技术的不断发展,AGV的功能不断完善,应用领域越来越大。硕学位论文121国外发展历史及现状AGV在国外起步早、发展快。首次出现在公众视野的AGV原型车于1913在美国福特汽车公司下线,该原型车首次将有轨引导的小车代替原来使用在汽车底盘装配线上的输送机,根据福特公司对外公开的资料,该小车将装配时间缩短了15小时,极大地提高了生产效率,从此AGv就步入了高速发展的时代例1953年,世界上第一台AGV由美国 Barrett Electric公司研制成功,采用真空管技术自动跟踪钢丝索行走。1954年,由英国人首先去掉了地面上的导引轨道,研制出了采用埋线电磁感应方式跟踪路径的AG。50年代末,AGV开始在欧洲推广使用。1959年,AGV系统在美国开始应用山。由文献-5,12,3]可知:直到70年代,AGv仍然主要采用电磁感应方式引导。AGv的优越性促使其不断发展,应用非常广泛,特别是在工业强国。随着物流系统的完善,AGV系统逐渐与计算机技术相融合,六十年代,计算机技术开始参与AGV系统的控制和管理;1969年,AGV首次在瑞典投入使用,主要集中在制造业12截止到六十年代和七十年代初, Barrett, Webb、 Clark公司占有市场大部分的AGV销售份额;同时在这个时期,AGV导引方式开始发展五花八门,各种环境的适应加速了AGⅤS的迅速发展。八十年代欧洲的AGV技术开始转移到美国,而且随着计算机控制系统的加入,美国使AGv的性能更加先进,AGⅤ控制器可靠性进一步加强,运输量进一步增加;此时,美国的AGV生产商由23家(1983年)增加到74家(1985年),全美国使用AGV的数量增加到3900多台101。1990年,AGⅴ制造强国瑞典NDC开发出新型的基于激光引导的AGV控制系统。同时,AGⅤ在日本的应用也比较成熟。到1988年,日本的AGV制造企业达到20多家,如比较知名的企业大福、 Fanuc公司、村田公司等。日本也成为使用AGV最广泛的国家之一。随着AGV技术的不断提高,美国、日本、欧洲等发达国家的使用已经非常广泛。现在的AGV控制系统装有车载计算机、通讯装置、安全装置和货物装卸设施,自动化程度很高,应用领域相当广泛,汽车制造、造纸、印刷、医药行业是使用量最大的行业,约占全球AGV总销量的80%15。目前,AGV的发展趋势是研究无固定引导路线、高度自由的AGV。122国内发展历史及现状我国第一台AGⅣ在1975年由北京起重运输机械研究所完成,该AGⅤ采用电磁
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北航矩阵论学习笔记
北京航空航天大学矩阵理论学习笔记，总结版，学霸总结，可以放心下载使用北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系月录§0补充公式§1 Jordan(约当)标准形(简介)§2线性变换与矩阵.24§3欧式空间与QR分解.48§4常用矩阵分解●鲁D●●·,,,,,74§5范数与级数.81§6广义逆A..97§7直积拉直及应用105矩阵理论A笔记北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系§0补充公式令A=(a)mxn∈C",风x)=4o+a1x0定义f(4)=a0+a1A+…+amAm,其中I=l若g(x)=bo+b1x+…+bkx,(x)g(x)=g(x)(x),则f(4)“g(A)=g(A)f(A)分块公式A10令A,A1,A2为方阵00 A(2)f(A),fx)为多项式令A=,A1,4为方阵AO(2)f(4)相似关系:A∽B,(PAP=B)则:(1)(P1AP)=P!AP,(k=0,1,2,(2)f(PAP)=PfA)P,f(x)为多项式许尔公式( schur):每个复方阼,A-(a)nxm都相似丁上三角形。共113页矩阵理论A笔记第1页北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系即:P-1AP=其中41,,的次序可以任意指定Pf:用归纳法n=1时成立可以设为(n=1阶方阵成立对于n阶方阵A=(an)2×n设特征值为A,…,n取为对应的特征向量,记为a1≠0,A1=1ax1把a1扩展为可逆方阵Q=(a1,02,xn)22e又:g(a,a,…,.)=(Qa,Qba2,,Qan)其中Qe1,aQ0Q4=QA(a1a2,…an)2-I(Aa,,AAQ=(Qa,、+)…,(*)其中A1为(n-1所阶0人:0 A为由假设,对于A1必有(n-1)阶P,可推出PAPEg知n阶方阵A,适合A=0,则A+|=1共113页矩阵理论A笔记第2页北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系Pf:A=0→任意特征值A=0→>=0即全体特征值为00,,00由需要P1AP=→PAP+7=1pAP+PP|=P(4+1)P=14+1→A+1=-1注(1)若AB(相似),则AB有相同特征值A,可引入记号:谱集(4)={2,2,…,λ}(全体特征值,含重复)A∽B→o()=o(B)(2)A∽B→1-A=1-B-(2-4元一2)…(-n),特征多项式PAP=B=A-A=p(1-A)P=A-B引理:若A0A2,则M-A|-|M1-4|-1-A1|2-A2→ar(4)=o(A)∪a(42k+1,Ak-2,…n1f(x2)设B,f(x)为多项式,则f(B)=o f(,)引理:若n阶方阵A的谱集(4)=1,42,…},则)的全体特社值为)2,…,),x)为多项式Pf:由许尔定理,A∽B→f(4)∽f(B)f(x)的全体特征值为(A1)(42),,()},fx)为多项式例如:4为A的特征值→x为4的特征值。(x)=x)共113页矩阵理论A笔记第3页北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系引理:令B,f(x)=x-B|=(x-41)(x-12)….(x-n)则fB)=(B-1D(B-21)…(B-A1D=0Pf:当n=2时,B=0x2f(x)=(x-1)(x-2)000→f(B)-(B-41)(B-21)(2-元)0(00∴得证★ Cayley公式:设n阶方阵A的特征多项式为f(x)=|x-A|=a+a1x+…,+x则f4)=anl+a14+…,+4=0Pf:由许尔PAP=B=→P(4)P=fp3P)=f(B)=0(引理)定义若多项式x)使(4)=0,则称(x)为A的个零化式结论方阵A的特征多项式)=1x1-4为A的一个零化式g特征多项式fx)=x2可知:f(A)=A2+1=+I=00-1Hx)=|xI-A|=(x-)(x+i,(i=√-1,t2=-1)f(A)=(A-i)(4+i1=0也可取P=则PPAP=,对角形共113页矩阵理论A笔记第4页北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系g:知A则A"=0Onxn由 Cayley特征多项式:f(x)=x"→f(4)=4"=0Ex 1. A=求P使得PP为对角阵,并验证 Cayley定理2.A=cd/,求fx)=x1-4验证f4)-0补充知识( schur公式、 Cayley公式)应用由A"=-(a0I+a1A+1A·AanA+a142+…+a.,A把①代入②→Am1=(-)+(+)4+…+(+)41可知:任何和(m≥n)都可写成,4,,A的线性组合任何多项式g(A),可写成lA,…,4的组合。Fg:若A|≠0,fx)=xI-A|=a0+a1x+…+x",ao=|-A|≠则A可用A的多项式表示∵a1A+a242+…+an21A-+A"--a072A(a1+a24+…+an-142+A)Aa1+…+an1A"2+A-1零化式定义:若g(x)=b+b1x+…+bnx,使得g(4)=bn+b14+…+bn4m=0,称g(x)为方阵A的零化式注:方阵A的零化式有无穷多个∴取特征多项式x)则4)=0任取式M(x),f(A(4)=0→f(x)(x)也是零化式极小式定义:在方阵A的零化式集合中,去次数最小的且首项系数为1的零化式m(x),称它为A的极小式共113页矩阵理论A笔记第5页北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系注:极小式唯一性质:①极小式m(x)必为特征多项式fx)=|xI-A的因式。②特征多项式fx)=|x1-A的每个单因子(x-4)也是极小式的因子)f(x)=|x1-4=(x-x)(x-2)则极小式m(x)=(x-x)(x-2)y…(x-,),且1≤l1≤m1,1≤l2≤m2,…,1≤l≤n,41,A2…,n互不相同210EgA=020,B=020,求极小式mA(),m()解:(1)|xI-A|=(x-2)(x-1)极小式为:(x-2)(x-1)或(x-2)(x-1)计算:(4-2/)4-1)=000010k≠000000∴极小式为m4(x)=(x-2)2(x-1)(2)|-B|-=(x-2)2(x-1)00000计算:(B-2)B-1)=000010=000-1八000∴极小式为m(x)=(x-2)(x-1)Eg求下列极小式m(x)4604-60(1)A=-3-50,(2)B=2-303-6100210(3)C,(4)D=000010002000解:(1)特征多项式|x7-A|-(x-1)(x+2)极小式为:(x-1)(x+2)或(x-1)(x+2)共113页矩阵理论A笔记第6页北京航空航天大学张京蕊工程系统工程系验证:(4-D(A+2D=0∴极小式为m(x)-(x-1)(x+2)(3)解法如下引理:A1,A2的极小式为m1(x),m2(x)A10的极小式m(x)等丁m1(x),m2(x)的最小公倍式0A2(此引力可推广到A1,42,43)0100极小式为(x-1)2,0010极小式为(x-1)0取最小公倍式(x-1)2为C的极小式。460(5)F-/40,A1=020|,A00 A0123-6101O引理;设D=,则D的极小式m(x)O验证:先证D的性质(右推公式)设A-(an)xn=(a1,2,…,n)则有AD=(0,01,a2,,.m1)AD2=(0,0,∞1,,x12)AD=(0,….0.,a1,,axn)单位向量技巧:∵AI=A(en,e2…,en)=(el,leAen)=A=(a1, a2,. a,)∴Ae1=01,Ae2=(2,.,A→AD=A(0,e1,e2,…,en-1)=(0,a1,a2…,an-)同理AD2=(AD)D=(0,.01,.12)可知:D-1-(D)Dy2-(0.,0,,e1)≠0D"=(D)D1=0,而特征多项式(x)=|x1-D|=x,极小式为某个x共113页矩阵理论A笔记第7页
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