一、硬件组成
运动控制器
作为控制核心,实现伺服驱动、运动插补及电机速度控制,提供数字量、模拟量接口处理传感器信号。
形式包括MPU、PLC、工控机等,需平衡体积、功能、性价比与开发难度。
伺服驱动器
将控制器信号转换为高功率电流和电压,调节电机运动。
根据有效载荷和AGV速度动态调整,确保操作稳定性。
电机
主要采用无刷直流电机,具有转矩输出稳定、启动转矩大等优点,适合高转矩需求场景。
二、功能实现
速度轨迹生成
根据任务、当前位置、速度、目标点位置和速度,生成最优速度轨迹。
速度轨迹跟随
实时控制AGV速度,使其沿生成轨迹运动,完成位置和姿态目标。
基础控制功能
实现启动、停止、调速、紧急制动等操作,确保AGV稳定运行。
三、控制算法
PID控制算法
通过比例、积分、微分环节调节AGV运动,实现速度和位置控制。
采用两级PID串联形式,第一层控制车轮速,第二层控制寻磁位置。
算法优势
比例环节快速响应偏差,积分环节消除静差,微分环节实现超前调节。
增量型PID算法避免累积偏差,适用于手动到自动的无扰动切换。
四、设计挑战
元器件集成
在有限空间内集成控制器、驱动器、电机等元器件,需平衡体积、成本与功能需求。
通信协议匹配
确保运动控制器与各驱动之间的通信协议兼容,实现高效数据传输。