本發(fā)明屬于工業(yè)控制器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于比例微分調(diào)節(jié)的磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏方法。

背景技術(shù)：

磁導(dǎo)航AGV直線行駛的路徑矯正技術(shù)，作為AGV路徑規(guī)劃中關(guān)鍵技術(shù)之一，在國(guó)內(nèi)AGV產(chǎn)品研發(fā)中得到廣泛的關(guān)注。磁感應(yīng)傳感器相對(duì)于磁條中心的偏差，會(huì)導(dǎo)致車體在運(yùn)動(dòng)初始無法沿直線行駛，造成左右擺動(dòng)的現(xiàn)象。為保證車體能夠在短時(shí)間內(nèi)消除初始位置帶來的偏差量，并且在之后的運(yùn)動(dòng)中保證車體沿鋪設(shè)好的路徑穩(wěn)定行駛，路徑糾偏方法的研究顯得尤為重要。

磁導(dǎo)航AGV在物流運(yùn)輸與智能倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用，物料的提取與卸載工作通過機(jī)械臂的夾抱來完成，要求在機(jī)械臂到達(dá)指定夾抱工位處時(shí)，車體保持直線勻減速至停車，這一過程中如果車身左右擺動(dòng)幅度較大，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械臂撞到貨物，無法完成夾抱操作。

現(xiàn)階段主流的路徑糾偏方法是模糊PID控制調(diào)節(jié)。由于傳感器設(shè)備產(chǎn)生了一定的控制滯后，PID控制積分項(xiàng)的調(diào)節(jié)也存在明顯的滯后現(xiàn)象，偏差的累積量增大，無法在短時(shí)間內(nèi)將誤差收斂到可以接受的范圍。導(dǎo)致行駛偏差的因素有：(1)運(yùn)動(dòng)初始時(shí)刻位置；(2)由于電機(jī)機(jī)械加工技術(shù)帶來的誤差；(3)PID方法中系數(shù)的選取。

針對(duì)路徑糾偏中行駛偏差存在的難以短時(shí)間收斂的問題，一些學(xué)者應(yīng)用了一種模糊控制PID的糾偏方法，模糊控制實(shí)際上是把采集到的清晰的數(shù)據(jù)模糊集合化，把控制目標(biāo)模糊幾何化，最終再把模糊化的數(shù)據(jù)清晰化的實(shí)現(xiàn)控制，實(shí)際中的模糊PID控制策略很復(fù)雜，很多功能用傳統(tǒng)PID控制就可以解決，應(yīng)用模糊化處理需要采集大量的參數(shù)，浪費(fèi)時(shí)間成本。該方法存在以下幾個(gè)主要問題：

1、通過模糊控制PID方法，在傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加了模糊控制理論，調(diào)節(jié)參數(shù)變多，而且精細(xì)調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)不明顯，還是需要PID的精細(xì)調(diào)節(jié)，不如直接采取傳統(tǒng)PID的調(diào)節(jié)方式。模糊控制雖然不需要精確的數(shù)學(xué)模型，但是要制定合理的規(guī)則，規(guī)則的制定要占用較大的精力，還要求操作者對(duì)系統(tǒng)相當(dāng)熟悉，知道什么情況下如何調(diào)節(jié)。

2、該方法沒有對(duì)小車相對(duì)于磁條位置的矯正進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，只是做到了小車控制在磁條左右距離一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的精度不高，并且控制策略很復(fù)雜。

3、考慮到如果要做前進(jìn)和后退兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)于四輪-雙驅(qū)動(dòng)輪-差速轉(zhuǎn)向式AGV，傳感器無論安放在哪個(gè)位置，都會(huì)導(dǎo)致滯后的一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)效果不如超前的一方，算法難以調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，本發(fā)明提出了一種基于 比例微分調(diào)節(jié)的磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏方法，實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)航AGV車體在直線運(yùn)動(dòng)過程中能穩(wěn)定精準(zhǔn)運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于比例微分調(diào)節(jié)的磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏方法，包括以下步驟：

A、分別在磁導(dǎo)航AGV車體的前后兩側(cè)設(shè)置磁感應(yīng)傳感器；

B、利用PLC將步驟A中磁感應(yīng)傳感器采集的信息上傳至工控機(jī)，并利用工控機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，建立車載系統(tǒng)上、下位機(jī)通信；

C、獲取磁導(dǎo)航AGV車體的初始位置及運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向選擇磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引；

D、分別采用比例調(diào)節(jié)方式和比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取并比較兩種調(diào)節(jié)方式對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，確定比例微分調(diào)節(jié)方式的比例系數(shù)與微分系數(shù)；

E、對(duì)步驟C中導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向的反方向選擇磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引，分別采用比例調(diào)節(jié)方式和比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取并比較兩種調(diào)節(jié)方式對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，確定比例微分調(diào)節(jié)方式的比例系數(shù)與微分系數(shù)；

F、根據(jù)步驟D和E中得到的比例系數(shù)與微分系數(shù)，采用比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體雙向直線位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏。

進(jìn)一步地，所述步驟C獲取磁導(dǎo)航AGV車體的初始位置及運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向選擇磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引，具體包括以下分步驟：

C1、判斷磁導(dǎo)航AGV車體在初始位置時(shí)磁感應(yīng)傳感器是否可以掃描到磁條直線軌道；若磁感應(yīng)傳感器可以掃描到磁條直線軌道，則進(jìn)行下一步；若調(diào)制磁導(dǎo)航AGV車體位置至可以掃描到磁條直線軌道；

C2、判斷磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度是否大于0；若磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度大于0，則導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，并選擇設(shè)置在導(dǎo)航AGV車體前方的磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引；若磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度不大于0，則導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榉聪颍⑦x擇設(shè)置在導(dǎo)航AGV車體后方的磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引。

進(jìn)一步地，所述步驟D中采用比例調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，具體包括以下分步驟：

D11、將磁感應(yīng)傳感器掃描到的第一個(gè)采樣點(diǎn)作為起始采樣點(diǎn)，最后一個(gè)采樣點(diǎn)作為終止采樣點(diǎn)，兩個(gè)采樣點(diǎn)到磁感應(yīng)傳感器掃描邊界的距離分別為L(zhǎng)₁、L₂，此時(shí)磁導(dǎo)航AGV車體前方偏離磁條的距離為L(zhǎng)，表示為：

L＝L₁+L₂-17；

D12、定義與L值成正比的比例調(diào)整量，表示為：

PID_p＝-L*K_P*V₂，

其中，K_P為比例系數(shù)，V₂為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；

D13、根據(jù)比例調(diào)整量采用比例調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況。

進(jìn)一步地，所述步驟D中采用比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，具體包括以下分步驟：

D21、在比例調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，建立比例系數(shù)與微分系數(shù)之間的關(guān)系，表示為：

K_d＝A*K_p

其中，K_d為微分系數(shù)；

D22、定義在一個(gè)采樣周期內(nèi)，起始時(shí)刻磁感應(yīng)傳感器掃描到的第一個(gè)位置信息為L(zhǎng)₀、最后一個(gè)位置信息為L(zhǎng)_n、中間某一時(shí)刻位置為L(zhǎng)_k，L值的變化率為微分調(diào)整量PID_d，表示為：

PID_d＝-K_d*(L₀-L_k)*V₁

其中，V₁為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差值；

D23、根據(jù)微分調(diào)整量采用比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用雙磁感應(yīng)傳感器，通過對(duì)多種初始位置情況的路徑收斂情況進(jìn)行分析，確定適合所有位置情況的比例微分系數(shù)，實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)航AGV車體前進(jìn)后退雙向直線位置調(diào)節(jié)，能夠在短時(shí)間內(nèi)消除位置偏差，保證行駛的穩(wěn)定性，滿足工業(yè)使用需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于比例微分調(diào)節(jié)的磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏方法流程示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的比例調(diào)節(jié)方式中時(shí)間與比例調(diào)整量關(guān)系示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中比例微分調(diào)節(jié)流程示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中最佳收斂時(shí)間擬合曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，為本發(fā)明的基于比例微分調(diào)節(jié)的磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏方法流程示意圖。一種基于比例微分調(diào)節(jié)的磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏方法，包括以下步驟：

A、分別在磁導(dǎo)航AGV車體的前后兩側(cè)設(shè)置磁感應(yīng)傳感器；

B、利用PLC將步驟A中磁感應(yīng)傳感器采集的信息上傳至工控機(jī)，并利用工控機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，建立車載系統(tǒng)上、下位機(jī)通信；

C、獲取磁導(dǎo)航AGV車體的初始位置及運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向選擇磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引；

D、分別采用比例調(diào)節(jié)方式和比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取并比較兩種調(diào)節(jié)方式對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，確定比例微分調(diào)節(jié)方式的比例系數(shù)與微分系數(shù)；

E、對(duì)步驟C中導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向的反方向選擇磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引，分別采用比例調(diào)節(jié)方式和比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取并比較兩種調(diào)節(jié)方式對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，確定比例微分調(diào)節(jié)方式的比例系數(shù)與微分系數(shù)；

F、根據(jù)步驟D和E中得到的比例系數(shù)與微分系數(shù)，采用比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體雙向直線位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏。

在步驟A中，本發(fā)明分別在磁導(dǎo)航AGV車體的前后兩側(cè)設(shè)置磁感應(yīng)傳感器，靠近驅(qū)動(dòng)輪一側(cè)安裝在車身邊緣中心位置，使被控量超前一些，從動(dòng)輪一側(cè)安裝在內(nèi)側(cè)，防止磁感應(yīng)傳感器碰撞。特別的，本發(fā)明在磁導(dǎo)航AGV車體前后安裝的兩個(gè)磁感應(yīng)傳感器距離地面為3cm，保證掃描到5個(gè)采樣點(diǎn)。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，將計(jì)算第一個(gè)采樣點(diǎn)和最后一個(gè)采樣點(diǎn)的值，用來確定采樣中心處跟磁條的偏量。

在步驟B中,本發(fā)明利用工控機(jī)串口與PLC通信，要求PLC每二十毫秒向工控機(jī)上傳一次消息，工控機(jī)收到信息不需要做應(yīng)答；兩個(gè)磁感應(yīng)傳感器一共三十二位采樣點(diǎn)，共占用四個(gè)字節(jié)；下位機(jī)部分由車載工控機(jī)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送速度控制命令，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而建立車載系統(tǒng)上、下位機(jī)通信。

在步驟C中，本發(fā)明的磁導(dǎo)航AGV車體直線運(yùn)動(dòng)首先判斷初始時(shí)刻車體相對(duì)磁條的位置，然后根據(jù)串口下傳的電機(jī)速度判斷車體運(yùn)動(dòng)方向，最后根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向選用磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引，具體包括以下分步驟：

C1、判斷磁導(dǎo)航AGV車體在初始位置時(shí)磁感應(yīng)傳感器是否可以掃描到磁條直線軌道； 若磁感應(yīng)傳感器可以掃描到磁條直線軌道，則進(jìn)行下一步；若調(diào)制磁導(dǎo)航AGV車體位置至可以掃描到磁條直線軌道；

C2、判斷磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度是否大于0；若磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度大于0，則導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，并選擇設(shè)置在導(dǎo)航AGV車體前方的磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引；若磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度不大于0，則導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榉聪颍⑦x擇設(shè)置在導(dǎo)航AGV車體后方的磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引。

在步驟C1中，磁導(dǎo)航AGV車體的初始位置有兩種，一種是磁感應(yīng)傳感器垂直于磁條，車身位置偏向左側(cè)或右側(cè)，另一種位置是磁感應(yīng)傳感器與磁條不垂直，傳感器中心對(duì)準(zhǔn)磁條。本發(fā)明通過判斷磁導(dǎo)航AGV車體在初始位置時(shí)磁感應(yīng)傳感器是否可以掃描到磁條直線軌道來確定磁導(dǎo)航AGV的體在初始位置。

在步驟C2中，混合模式下差速驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速(V₁，V₂)，其中V₁表示兩個(gè)電機(jī)速度的差值，V₂表示兩個(gè)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。車體直線行駛時(shí)，V₁值取為零，V₂值的正負(fù)區(qū)分車體運(yùn)行的方向。本發(fā)明通過判斷磁導(dǎo)航AGV車體初始時(shí)刻速度是否大于0來確定車體運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)速度值選擇磁感應(yīng)傳感器，兩個(gè)傳感器不會(huì)同時(shí)作用在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。

在步驟D中，由于驅(qū)動(dòng)輪一側(cè)電機(jī)距離傳感器較近，超前量小，其糾偏難度明顯大于另一側(cè)，在PD控制中，兩個(gè)方向的比例系數(shù)與微分系數(shù)也有所不同。由于靠近驅(qū)動(dòng)輪一側(cè)是貨物夾抱的方向，要求行駛精度較高，路徑矯正時(shí)間短，因此本發(fā)明先采用比例調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，具體包括以下分步驟：

D11、將磁感應(yīng)傳感器掃描到的第一個(gè)采樣點(diǎn)作為起始采樣點(diǎn)，最后一個(gè)采樣點(diǎn)作為終止采樣點(diǎn)，兩個(gè)采樣點(diǎn)到磁感應(yīng)傳感器掃描邊界的距離分別為L(zhǎng)₁、L₂，此時(shí)磁導(dǎo)航AGV車體前方偏離磁條的距離為L(zhǎng)，表示為：

L＝L₁+L₂-17；

D12、定義與L值成正比的比例調(diào)整量，表示為：

PID_p＝-L*K_P*V₂，

其中，K_P為比例系數(shù)，V₂為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；

D13、根據(jù)比例調(diào)整量采用比例調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況。

在步驟D11中，速度初始值可設(shè)置為(0,100)，數(shù)值100對(duì)應(yīng)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為0.13m/s,差速值為零。L值會(huì)隨著路線的矯正而不斷變化,當(dāng)L值為0時(shí)，磁感應(yīng)傳感器對(duì)準(zhǔn)中線， 如果傳感器的起始與終止采樣點(diǎn)都為1或16，此時(shí)車體位置偏差最大，即將脫離磁條。L值隨著采樣點(diǎn)位置變化而變化，L∈[-15,15]，L絕對(duì)值越大，偏離磁條距離越大。

在步驟D12中，比例系數(shù)的初始值的無需精確，可以選取比例系數(shù)K_p＝6.67*10^-3，比例系數(shù)起到調(diào)節(jié)電機(jī)差速的作用，同時(shí)又跟位置偏差量L有關(guān)。L值和比例調(diào)整量成正比，比例調(diào)節(jié)改變的是兩個(gè)電機(jī)的差速值V₁，根據(jù)初始設(shè)置的比例系數(shù)，可求得當(dāng)傳感器偏離磁條最遠(yuǎn)處時(shí)，相當(dāng)于速度初始值為(10,100),即兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪真實(shí)轉(zhuǎn)速為110和90，即完成差速轉(zhuǎn)向的目的。在后面的步驟中隨著K_P的增大，兩電機(jī)速度差也會(huì)逐漸變大。

在步驟D13中，當(dāng)L值改變時(shí)比例調(diào)整量隨之變化，這里共采集20秒的數(shù)據(jù)，分析比例調(diào)整量隨時(shí)間的變化規(guī)律。當(dāng)初始時(shí)刻比例調(diào)整量小于10，由于比例調(diào)節(jié)的作用，車體緩慢向中心調(diào)整。當(dāng)車體第一次調(diào)整回中心后，車身是傾斜的，開始向另一側(cè)偏離，偏離量最大處絕對(duì)值超過10，超過初始時(shí)刻偏差值。經(jīng)過多次路徑糾正，得到磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況。

如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例的比例調(diào)節(jié)方式中時(shí)間與比例調(diào)整量關(guān)系示意圖。由于在運(yùn)動(dòng)控制中純比例調(diào)節(jié)，作用效果緩慢，難以達(dá)到預(yù)期目的，且在運(yùn)動(dòng)中易出現(xiàn)超調(diào)情況。雖然比例調(diào)整量隨著L的減小而減小，其運(yùn)動(dòng)存在一定的滯后性，為了預(yù)測(cè)車體在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)差值變化的速率，提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作，因此本發(fā)明引入了微分調(diào)節(jié)。微分調(diào)節(jié)是超前的，并且微分系數(shù)越大，超前作用越明顯，在運(yùn)動(dòng)過程中微分調(diào)節(jié)始終抑制車體變化的趨勢(shì)，使行駛路線趨于平緩。比例系數(shù)取值越大，車體第一次回到路線中心的時(shí)間越短，微分系數(shù)會(huì)對(duì)車體位置的糾正產(chǎn)生抑制作用，可以減小震蕩的幅度，使車體趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

本發(fā)明采用比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲取對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況，具體包括以下分步驟：

D21、在比例調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，建立比例系數(shù)與微分系數(shù)之間的關(guān)系，表示為：

K_d＝A*K_p

其中，K_d為微分系數(shù)；

D22、定義在一個(gè)采樣周期內(nèi)，起始時(shí)刻磁感應(yīng)傳感器掃描到的第一個(gè)位置信息為L(zhǎng)₀、最后一個(gè)位置信息為L(zhǎng)_n、中間某一時(shí)刻位置為L(zhǎng)_k，L值的變化率為微分調(diào)整量PID_d，表示為：

PID_d＝-K_d*(L₀-L_k)*V₁

其中，V₁為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差值；

D23、根據(jù)微分調(diào)整量采用比例微分調(diào)節(jié)方式對(duì)磁導(dǎo)航AGV車體位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到磁導(dǎo)航AGV直行路線收斂情況。

在步驟D21中，在保持比例系數(shù)不變的基礎(chǔ)上，建立比例系數(shù)與微分系數(shù)之間的關(guān)系，K_d是與K_p有關(guān)的量，在一定程度上，微分調(diào)節(jié)是對(duì)比例調(diào)節(jié)的一種修復(fù)。

在步驟D22中，微分調(diào)整量表現(xiàn)的是一個(gè)采樣周期內(nèi)L值的變化率，當(dāng)差值出現(xiàn)變化時(shí)，微分調(diào)節(jié)產(chǎn)生作用，當(dāng)L值不變時(shí)，微分調(diào)整量為零。車體的行駛速度映射微分控制項(xiàng)的采樣周期，采樣周期確定為車體行走10cm,對(duì)應(yīng)約4次磁感應(yīng)采樣周期。PD調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)是控制電機(jī)差速值的變化，進(jìn)而控制車體轉(zhuǎn)動(dòng)，在一定的范圍內(nèi)，P、D值越大，調(diào)節(jié)的效果越好。

在步驟D23中，如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例中比例微分調(diào)節(jié)流程示意圖。將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例、微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。比例環(huán)節(jié)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t),偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。微分環(huán)節(jié)能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。PD調(diào)節(jié)的微分方程表示為：

$u\left(t\right)=K_{p}e\left(t\right)+K_d\frac{de\left(t\right)}{dt}$

其中，u(t)為系統(tǒng)輸出，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)作用于對(duì)象。

為了方便數(shù)據(jù)采集與對(duì)比，本發(fā)明利用上位機(jī)軟件系統(tǒng)保存工作日志，工作日志是用于記錄系統(tǒng)操作時(shí)間的記錄文件或文件集合，將每一時(shí)刻的位置偏移量、比例調(diào)整量、微分調(diào)整量記錄在日志文件中。每次程序運(yùn)行自動(dòng)生成一個(gè)文本文件，將傳感器位置信息，各參數(shù)的數(shù)值保存在文件中。

由于比例調(diào)節(jié)路線矯正時(shí)間過長(zhǎng)，不能滿足快速收斂的條件，應(yīng)增大比例系數(shù)。在PD調(diào)節(jié)中，K_p增大到原來的2.5倍，固定K_p值，改變K_d值的大小，觀察其收斂時(shí)間的變化請(qǐng)況。在車體運(yùn)動(dòng)收斂以后，同時(shí)觀察車體是否出現(xiàn)頻繁震動(dòng)現(xiàn)象，如震動(dòng)現(xiàn)象很明顯，可以適當(dāng)降低K_d值。當(dāng)確定了較合適的K_d的范圍時(shí)，可以同時(shí)增加K_p、K_d值，以達(dá)到最快速度收斂的目的。

測(cè)試過程中，磁感應(yīng)傳感器偏離磁條中心在[-1cm，1cm]范圍內(nèi)收斂或者L值的偏差量 在[-2,2]之間是可以接受的精度，在路徑收斂之前的一段時(shí)間稱作路徑矯正時(shí)間。選取兩種具有代表性的初始位置，一種是車身垂直于磁條，傳感器中心偏離磁條；另一種是車身位置傾斜，傳感器中心對(duì)準(zhǔn)磁條，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，這兩種初始位置的可能性最大。每一組數(shù)據(jù)要將兩種位置情況分別考慮，并保證在運(yùn)行過程中不能出現(xiàn)脫離磁條的現(xiàn)象。

微分系數(shù)與比例系數(shù)存在比例關(guān)系，通過調(diào)整微分系數(shù)值確定A值。經(jīng)過多次測(cè)試工作，從日志文件中查找比例調(diào)整量為零的時(shí)間。如比例調(diào)整量為零后，路徑矯正完成，即可計(jì)算出每組數(shù)據(jù)的收斂時(shí)間。經(jīng)過多組數(shù)據(jù)的對(duì)比，即可確定微分系數(shù)。經(jīng)過調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)第二種車身位置收斂速度要快于第一種，微分調(diào)節(jié)的作用明顯。

在確定了合適的微分系數(shù)K_d之后，為了使路線矯正的時(shí)間更快，可以同時(shí)增大比例系數(shù)和微分系數(shù)，這樣做的目的是使比例調(diào)整量的作用幅度更明顯，讓車體快速調(diào)整位置。當(dāng)車體路徑矯正以后，要保證車體平穩(wěn)運(yùn)行，盡量避免左右輕微晃動(dòng)的現(xiàn)象，如果比例系數(shù)與微分系數(shù)過大，會(huì)導(dǎo)致車體顫動(dòng)，反應(yīng)過于靈敏。所以比例系數(shù)與微分系數(shù)的選取也不是越大效果越好，要根據(jù)實(shí)際需求，選擇一個(gè)合適值即可。

如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例中最佳收斂時(shí)間擬合曲線示意圖。為了更形象地展現(xiàn)數(shù)據(jù)信息，本發(fā)明根據(jù)日志文件中的數(shù)據(jù)信息，采用圖形曲線的方式分析運(yùn)動(dòng)狀況。在車體運(yùn)動(dòng)過程中，參數(shù)不會(huì)連續(xù)變化，而是一段時(shí)間變化一次，可以通過繪制時(shí)間關(guān)于比例調(diào)整量的矩形圖形象地描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如圖3。根據(jù)初始時(shí)刻L值以及比例系數(shù)的不同，比例調(diào)整量的大小也會(huì)變化，比例調(diào)整量可以客觀地反映位置L的變化請(qǐng)況，其值的變化趨勢(shì)也是L值的變化趨勢(shì)。當(dāng)比例調(diào)整量為零時(shí)，表示磁感應(yīng)傳感器此刻中心對(duì)準(zhǔn)磁條。通過采集20秒內(nèi)約1000個(gè)數(shù)據(jù)的信息，對(duì)比多次測(cè)試的數(shù)據(jù)，路徑矯正時(shí)間作為判斷收斂效果的依據(jù)。從數(shù)據(jù)結(jié)果上看，當(dāng)比例系數(shù)在一定范圍內(nèi)，數(shù)值越大收斂越快，收斂后基本穩(wěn)定，有顫動(dòng)的情況但作用不是很明顯，偏差在精度范圍內(nèi)。通過MATLAB擬合工具進(jìn)行多項(xiàng)式擬合后，得到時(shí)間與比例調(diào)整量的擬合曲線，更直觀地展現(xiàn)路徑糾偏的效果。車體初始時(shí)刻在第一種位置狀態(tài)時(shí)，車體收斂時(shí)間約為9.4秒，在第二種位置時(shí)，收斂時(shí)間約為6.5秒。該組比例與微分系數(shù)是經(jīng)過測(cè)試后，得出的最好的結(jié)果。當(dāng)K_p繼續(xù)增大時(shí)，車體收斂后顫動(dòng)明顯，所以不再繼續(xù)增大比例系數(shù)和微分系數(shù)。因測(cè)試時(shí)統(tǒng)一測(cè)量位置是磁感應(yīng)傳感器邊緣掃描到磁條，距離磁條中心較遠(yuǎn)，所以矯正時(shí)間稍長(zhǎng)。初始位置靠近中心，矯正的時(shí)間將縮短。根據(jù)電機(jī)速度，車體運(yùn)動(dòng)大約1米即可以實(shí)現(xiàn)路徑糾正，約等于一個(gè)車身長(zhǎng)度。在初始位置是第二種位置狀態(tài)時(shí)，車體運(yùn)動(dòng)80cm即可完成路徑糾正工作。在路徑矯正后，又出現(xiàn)了位移的微調(diào)，主要原因是電機(jī)在直線行駛時(shí)可能存在橫向位移的累積 誤差，這是無法避免的現(xiàn)象，當(dāng)累積誤差達(dá)到使傳感器橫向移動(dòng)半個(gè)采樣點(diǎn)距離時(shí)，開始PD調(diào)節(jié)，在長(zhǎng)距離的直線運(yùn)行中，會(huì)不斷進(jìn)行累計(jì)誤差的調(diào)節(jié)，但對(duì)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生影響。

在步驟E中，本發(fā)明對(duì)步驟C中導(dǎo)航AGV車體的運(yùn)動(dòng)方向的反方向選擇磁感應(yīng)傳感器導(dǎo)引，采用步驟D中同樣的處理方法，確定另一方向?qū)?yīng)的比例微分調(diào)節(jié)方式的比例系數(shù)與微分系數(shù)。

在步驟F中，本發(fā)明在雙向直線位置調(diào)節(jié)匯總，不同方向采用不同的比例系數(shù)與微分系數(shù)，實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)航AGV直行路線糾偏。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。