一种面向重载AGV的精确转向控制方法技术

本发明专利技术提供一种面向重载AGV的精确转向控制方法，包括：在转向控制器中设计跟踪控制器和抗干扰控制器；将转角传感器实时检测的轮胎实际转角信号反馈给转向控制器，对转向控制器中的跟踪控制器和抗干扰控制器的参数进行调整，实现对轮胎转角的精确跟踪；其中，跟踪控制器对时间延迟产生的控制误差进行抑制，抗干扰控制器对负载干扰产生的控制误差进行抑制。本发明专利技术通过分析电控液压转向系统工作流程，建立了液压转向系统控制方程，基于内模控制原理建立二自由度的转向控制器，分别对时间延迟及负载干扰造成的控制误差进行抑制，保证重载AGV转向时对车轮转角的跟踪精度。转向时对车轮转角的跟踪精度。转向时对车轮转角的跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】
一种面向重载AGV的精确转向控制方法


[0001]本专利技术涉及智能机械设备控制领域，更具体地，涉及一种面向重载AGV的精确转向控制方法。

技术介绍

[0002]随着自动控制理论的发展，其控制精度和鲁棒性不断提高，为实现智能机械设备的精确运动控制提供了新方法。重载AGV作为现代化运输设备，凭借其自动化、智能化、可全天候并行作业等特点，可高效完成各类运输任务，解决重型货物运输难的问题。对于重载AGV而言，因全程采取无人驾驶的行驶方式，因此对转向精度有着较高要求，然而，由于重载工况下负载质量大，重载AGV惯性也明显增大，造成控制响应时间延长以及负载干扰增大等问题，直接影响了重载AGV的转向精度，为车辆安全、高效地运行带来了挑战。对此，针对重载AGV的特点，应考虑时间延迟及负载干扰所造成的误差并加以控制，以提高重载AGV的转向精度，保证车辆的准确行驶。

技术实现思路

[0003]传统的转向控制方法大多采用PID控制、滑模控制及模型预测控制等，但上述控制方法因参数固定，无法满足重载AGV在不同载重工况下的对应需求，导致在重载工况下控制精度较差，对此本专利技术提供一种面向重载AGV的精确转向控制方法，所述重载AGV包括电控液压转向系统，所述电控液压转向系统包括转向信号发生器、转向控制器、转向驱动装置和转角传感器，所述方法包括：
[0004]在所述转向控制器中设计跟踪控制器和抗干扰控制器；
[0005]将转角传感器实时检测的轮胎实际转角信号反馈给所述转向控制器，对所述转向控制器中的跟踪控制器和抗干扰控制器的参数进行调整，实现对轮胎转角的精确跟踪；
[0006]其中，所述跟踪控制器对时间延迟产生的控制误差进行抑制，所述抗干扰控制器对负载干扰产生的控制误差进行抑制。
[0007]本专利技术提供的一种面向重载AGV的精确转向控制方法，通过分析电控液压转向系统工作流程，建立了液压转向系统控制方程，基于内模控制原理建立二自由度的转向控制器(转向控制器包括跟踪控制器和抗干扰控制器)，分别对时间延迟及负载干扰造成的控制误差进行抑制，保证重载AGV转向时对车轮转角的跟踪精度。
附图说明
[0008]图1为本专利技术提供的一种面向重载AGV的精确转向控制方法流程图；
[0009]图2为本专利技术所针对转向系统的控制流程图；
[0010]图3为本专利技术所针对液压转向系统的传递函数方框图；
[0011]图4为本专利技术所述的基于内模控制的转向控制器结构示意图；
[0012]图5为本专利技术所述针对重载工况设计的模糊控制器结构示意图；
[0013]图6为本专利技术控制器参数调整曲线图；
[0014]图7为本专利技术所选实例1在斜坡信号激励下的控制效果示意图；
[0015]图8为本专利技术所选实例2在正弦信号激励下的控制效果示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0017]实施例一
[0018]一种面向重载AGV的精确转向控制方法，参见图1，该精确转向控制方法主要包括以下步骤：
[0019]S1，在转向控制器中设计跟踪控制器和抗干扰控制器。
[0020]如图2所示，为针对重载AGV的精确转向控制系统(可理解为电控液压转向系统)的控制流程图，其系统结构包括：转向信号发生器、转向控制器、转向驱动装置(由伺服电机、液压泵、液压油缸组成)、轮胎、转角传感器、压力传感器和模糊控制器。
[0021]转向信号发生器在接收轨迹规划模块发送的转向信号(理想转向信号)后，生成对应电信号并经转向控制器处理后发送给转向驱动装置。
[0022]转向驱动装置中的伺服电机转子根据接收的电压信号以对应转速旋转并带动液压泵转动，从而为液压油缸提供增压液压油。液压油缸中的推杆及活塞在液压油的作用下进行移动，并通过机械连接部件推动轮胎发生转动，进而控制轮胎转角，同时转角传感器实时检测轮胎转角(轮胎实时转角信号)并反馈至转向控制器。
[0023]其中，对重载AGV的电控液压转向系统进行分析，建立电控液压转向系统的传递函数，具体包括以下步骤：
[0024]步骤1：对重载AGV的电控液压转向系统进行分析，建立转向控制系统数学模型，进一步的，步骤1包含以下步骤：
[0025]步骤1.1：建立液压系统伺服电机模型：
[0026]u(t)＝K
u
·
θ
in
(t)；
[0027]其中，K
u
为电信号增益系数，θ
in
(t)为上层控制端向转向系统发送的理想转向信号，u(t)为将理想转向信号转换后的电压信号。
[0028]步骤1.2：建立液压泵转速数学模型：
[0029]ω
p
＝K
ω
·
u(t)；
[0030]其中，K
ω
为转速增益补偿系数，ω
p
为转速信号。
[0031]步骤1.3：根据液压泵工作时流量连续性要求，建立液压泵流量方程：
[0032]Q
p
＝D
p
ω
p
‑
C
p
p
p
；
[0033]其中，Q
p
为液压泵流量，D
p
为液压泵排量，即主轴旋转一周排出的液压油体积，C
p
为液压泵泄漏系数，p
p
为液压管路液压力。
[0034]步骤1.4：对液压缸机械传动关系进行分析，建立微分方程：
[0035][0036]其中，Q
L
为液压缸流量，A为液压缸工作面积，x为活塞位移距离，C
L
为液压缸泄漏系数，p
L
为液压缸液压力，V
L
为液压缸实际工作容腔体积，β为液压油弹性体积模量。
[0037]步骤2：对步骤1.3、步骤1.4中方程进行拉普拉斯变换，得到：
[0038]Q
p
(s)＝D
p
ω
p
(s)
‑
C
p
p
p
(s)；
[0039][0040]流量Q
p
与转速ω
p
之间的传递函数为：
[0041][0042]液压力p
L
与流量Q
L
之间的传递函数为：
[0043][0044]以转向电信号为输入信号，液压系统液压力为输出信号的传递函数为：
[0045][0046]步骤3：对液压缸进行受力分析，所建立力学平衡方程如下：
[0047][0048]其中，A
L
为活塞有效受力面积，p
L
为液压油压降，m
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向重载AGV的精确转向控制方法，所述重载AGV包括电控液压转向系统，所述电控液压转向系统包括转向信号发生器、转向控制器、转向驱动装置和转角传感器，其特征在于，所述方法包括：在所述转向控制器中设计跟踪控制器和抗干扰控制器；将转角传感器实时检测的轮胎实际转角信号反馈给所述转向控制器，对所述转向控制器中的跟踪控制器和抗干扰控制器的参数进行调整，实现对轮胎转角的精确跟踪；其中，所述跟踪控制器对时间延迟产生的控制误差进行抑制，所述抗干扰控制器对负载干扰产生的控制误差进行抑制。2.根据权利要求1所述的精确转向控制方法，其特征在于，所述转向驱动装置包括伺服电机、液压泵和液压油缸；所述方法还包括：建立所述电控液压转向系统的轮胎实际转角信号与理想转向信号之间的传递函数：K1＝lπmV
L
；K2＝lπ(BV
L
+C
L
βm+C
p
βm)；K3＝lπ(KV
L
+C
L
βB+C
p
βB)；K4＝lπβK(C
L
+C
p
)；其中，δ(s)为轮胎实际转角信号，δ0(s)为轮胎理想转向信号，A
L
为活塞有效受力面积，β为液压油弹性体积模量，D
p
为液压泵排量，K
u
为电信号增益系数，K
ω
为转速增益补偿系数，V
L
为液压缸实际工作容腔体积，B为液压油粘性系数，C
L
为液压缸泄漏系数，C
p
为液压泵泄漏系数，m为活塞推杆等效质量。3.根据权利要求2所述的精确转向控制方法，其特征在于，建立所述电控液压转向系统的轮胎实际转角信号与理想转向信号之间的传递函数，之后还包括：建立时间延迟模型及负载干扰模型，时间延迟环节表达式为：δ＝δ0(t
‑
τ)；其中，δ0为电控液压转向系统下发的理想转向信号，δ为轮胎实际转角信号，τ为执行器的响应时间；时间延迟环节的传递函数为：负载干扰D(s)来源于地面摩擦力，摩擦阻力距M
r
计算式为：其中，f为摩擦阻力系数，G为每桥承重，P为轮胎气压。4.根据权利要求3所述的精确转向控制方法，其特征在于，在所述转向控制器中设计跟踪控制器和抗干扰控制器，包括：
所述跟踪控制器Q
r
(s)设计为：Q
r
(s)＝G
i
‑1(s)(τs+1)F
r
(s)；其中，为电控液压转向系统的传...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹军，佘勇，吴峰，郭鹏，徐迪，徐鹏飞，高峰，李冬，苗地，
申请(专利权)人：湖北三环智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：