两轮差动转向AGV动力学建模与参数辨识文献综述

 2022-02-14 21:18:16

全文总字数:5553字

1、引言

随着工业化自动化和物流业的飞速发展,传统的生产运输方式已经越来越不能满足现有自动化的生产要求。智能制造是产业结构的转型方向,而AGV作为物流运输系统中的枢纽部分,具有灵活性,智能化等特点,能按预设的轨迹行驶,方便物流系统的重组,在其中一直占有着重要部分。未来几年,物流行业将获得突破性发展,迎来快速发展期,机器人换人成为自动化产业升级换代的大趋势。相比于传统人工运料,AGV小车降低了危险性,提高了工作效率。其控制单元,导航方式,调度策略等核心技术,一直是国内外智能制造车的研究热点。

现阶段,有关AGV小车的路径规划控制研究已有了许多重要研究成果,例如:理想模型、二阶非线性模型、类等效模型等。但在仓储领域,针对于仓储物流的特点、如包裹大小不一、负载变化频繁等,已引起AGV动力学特性的改变,从而给AGV的轨迹跟踪控制带来不确定性。鉴于此,本项目想要通过理论研究和大量的实验来不断完善小车的仿真模型,进而完成AGV的准确动力学建模。

基于仓储物流运输过程中自动导引小车包裹大小不一、负载变化频繁等特点,以构建准确、完整的AGV动力学模型为目标,在少量假设的前提下,对考虑重心位置变化的AGV运动学与动力学方程进行推导,采用人工智能算法对AGV类等效模型的未知参数进行辨识,通过对比实验来验证AGV运动学与动力学建模方法的可行性和动力学模型的准确性。

  1. 自动导航车(AGV)建模国内外研究现状

目前国内外对于AGV建模的研究还大多停留在运动学理论的基础上,主要是因为运动学模型的建立较简单,不需要考虑车身自重、各种摩擦阻力对于AGV小车的影响,考虑的不够全面,其控制效果不那么全面,目前国内外许多AGV研究者采取运动学模型与动力学模型相结合的方式,综合考虑AGV车身自重、各种摩擦阻力的影响,但是还有不足之处。

(1)国内AGV建模研究现状

文献[4]中采取了运动学建模与动力学建模相结合的方法,综合考虑了负载变化对于AGV小车动力学特性的影响,采用了拉格朗日法建立动力学模型,但是对于AGV的负载情况只考虑了空载与负载时质心只在中心轴上移动的情况,与现代物流情况下质心位置、负载大小复杂多变的情况有一定的不同,故对于动力学建模准确性有一定的影响,并且未考虑在实际情况中车轮侧滑、打滑的情况,忽略了地面附着、风阻等因素,并且未考虑AGV本身的动力源即驱动电机对于AGV动力学特性的影响,对于AGV动力学建模准确度有一定的影响。

文献[6]中采用了运动学模型与动力学模相结合的方法建立AGV模型,其分别从车架、前轮、左右驱动轮、前轮与联轴器等方面建立动力学模型,然后将得出的模型与电机模型结合,得到了左右轮电机输入电枢电压、各种摩擦阻力与左右轮转速的关系,综合考虑了阻力、驱动电机驱动力等因素对AGV动力学特性的影响,但是文中未对车身负载变化以及空载情况进行讨论。

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