AGV智能小车循迹系统的建模与仿真.pptx
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智能循迹小车设计PPT课件
16
循迹电路模块
17
循迹模块工作原理
• 黑色和白色路面对光的反射程度不同， • 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。
18
➢ 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测 路面上的轨迹
➢ 将轨迹信息送到单片机 ➢ 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速
度，然后去控制行走部分 ➢ 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
代表型号：8031、8051等
28
微控制器--ATMEL
• ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储 器和数字集成电路的一流半导体制造公司 .公司最令人注 目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术 .是 最早生产FLASH存储器单机的公司。
• 51系列：AT89C51\52\55 • AVR系列： ATMEGA8、ATMEGA16、
51
蔽障电路设计—超声波
• 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时 开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即 返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声 波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时 间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： s=340t/2。
27
微控制器--INTEL
最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量 最大的几种单片机之一.由于Intel公司将重点放在186,386,奔 腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有 Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机 兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频 率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.
11
1.2智能小车的现状
循迹电路模块
17
循迹模块工作原理
• 黑色和白色路面对光的反射程度不同， • 白色反射程度强，而黑色反射程度弱。
18
➢ 利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测 路面上的轨迹
➢ 将轨迹信息送到单片机 ➢ 单片机采用模糊推理求出转向的角度和行走速
度，然后去控制行走部分 ➢ 最终完成智能小车可以按照路面上的轨迹运行。
代表型号：8031、8051等
28
微控制器--ATMEL
• ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储 器和数字集成电路的一流半导体制造公司 .公司最令人注 目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术 .是 最早生产FLASH存储器单机的公司。
• 51系列：AT89C51\52\55 • AVR系列： ATMEGA8、ATMEGA16、
51
蔽障电路设计—超声波
• 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时 开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即 返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声 波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时 间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： s=340t/2。
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微控制器--INTEL
最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量 最大的几种单片机之一.由于Intel公司将重点放在186,386,奔 腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有 Philips,三星,华帮等公司接手.这些公司在保持与8051单片机 兼容基础改善了8051的许多特点.提高了速度,降低了时钟频 率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格.
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1.2智能小车的现状
智能车轨迹跟踪和仿真答辩ppt课件
智能车行驶轨迹跟踪的 MATLAB仿真
汽车与交通学院 指导老师： 张蕊（讲师） 赵腾飞-31
目录
智能车行驶轨迹跟踪的MATLAB仿真
一、 研究现状与目的 二、位姿误差模型设计 三、滑模变结构控制器设计 四、 控制器在MATLAB的仿真 五、 总结与不足
一、轨迹跟踪的研究目的、内容和难点
研究 目的
滑 模 控 制
最终得控制律为：
yevr
cos e
k 1
|
s
s 1
| Biblioteka 11qvr
v. r
v r
v sin
y r
e
e
1x
k 2
|
s 2
s 2
| 2
(4)
y e e
其中 v 1 v yey2， y 1 v v ry2
r
re
e
re
四、 控制器在MATLAB的仿真
文件使用COMMAND运行文件，通过调用编写好的指令来实现控制器仿真。 根据源代码在MATLAB中，我们选取如下参数：
二、运动学模型和轨迹跟踪问题
1. 运动学模型构建
在 全 局 坐 标 系 (O,X,Y) 用 M 点 的 坐 标
p=(x,y,θ)T和q=(v,ω)T来表征智能车行驶时
的线速度和转向时的角速度。L表示前后
车轮轴之间的轴距。φ表示前轮的转角，
text
ρ为车辆转弯半径。
in
here
2. 运动学方程构建
x cos p ysi0n
初始条件
期望状态
控制器参数
(x, y, θ) (1,-1,pi/6)
(vr, ωr) (2,0)
(k1, k2, δ1, δ2) (6,6,0.02,0.02)
汽车与交通学院 指导老师： 张蕊（讲师） 赵腾飞-31
目录
智能车行驶轨迹跟踪的MATLAB仿真
一、 研究现状与目的 二、位姿误差模型设计 三、滑模变结构控制器设计 四、 控制器在MATLAB的仿真 五、 总结与不足
一、轨迹跟踪的研究目的、内容和难点
研究 目的
滑 模 控 制
最终得控制律为：
yevr
cos e
k 1
|
s
s 1
| Biblioteka 11qvr
v. r
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(4)
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其中 v 1 v yey2， y 1 v v ry2
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四、 控制器在MATLAB的仿真
文件使用COMMAND运行文件，通过调用编写好的指令来实现控制器仿真。 根据源代码在MATLAB中，我们选取如下参数：
二、运动学模型和轨迹跟踪问题
1. 运动学模型构建
在 全 局 坐 标 系 (O,X,Y) 用 M 点 的 坐 标
p=(x,y,θ)T和q=(v,ω)T来表征智能车行驶时
的线速度和转向时的角速度。L表示前后
车轮轴之间的轴距。φ表示前轮的转角，
text
ρ为车辆转弯半径。
in
here
2. 运动学方程构建
x cos p ysi0n
初始条件
期望状态
控制器参数
(x, y, θ) (1,-1,pi/6)
(vr, ωr) (2,0)
(k1, k2, δ1, δ2) (6,6,0.02,0.02)
AGV小车PPT解析ppt课件
2019/11/14
11
2 AGV的结构组成
2019/11/14
12
2 AGV
的
结
构
组
成 1—安全挡圈 2、11—认址线圈 3—失灵控制线圈 4—导向探测器
5—转向轮 6—驱动电机 7—转向机构 8—导向伺服电机 9—蓄电池 10—车架 12—制动器 13—驱动车轮 14车上控制器
2019/11/14
• 具有自动移载装置的小车在控制系统的 2019指/11/14挥下能够自动地完成货物的取、放以 10
• 2）无人牵引小车：
• 主要功能是自动牵引装载货物的平板车， 仅提供牵引动力。当牵引小车带动载货 平板车到达目的地后，自动与载货平板 车脱开。
• 3）无人叉车：
• 其基本功能与机械式叉车类似，只是一 切动作均由控制系统自动控制，自动完 成各种搬运任务。
• 2）自重
• 自重是指自动导引搬运车与电池加起来的总重量。
• 3）车体尺寸
• 车体尺寸是指车体的长、宽、高外形尺寸。该尺寸应该与所承载 货物的尺寸和通道宽度相适应。
2019/11/14
29
5 AGV的主要技术参数
• 4）停位精度 • 指AGV到达目的地址处并准备自动移载
时所处的实际位置与程序设定的位置之 间的偏差值（mm）。这一参数很重要， 是确定移载方式的主要依据，不同的移 载方式要求不同的停位精度。 • 5）最小转弯半径 • 指AGV在空载低速行驶、偏转程度最大 2019时/11/14，瞬时转向中心到AGV纵向中心线的 30
19
• 在AGV的运行路线下面埋设导向
电线1，通以3～10KHZ的低压、低频
电流，该交流电信号沿电线周围产
生 磁 场 ， AGV 上 装 设 的 信 号 检 测 器 3
(完整)智能循迹小车答辩PPT精品PPT资料精品PPT资料
采用直流减速电机，配合L298N驱动芯片组合。
前后两排光电管先后接收到分叉口的信号，通过配合控制小车行驶路线
小车的红外光电对管6对安装在进 入万向轮前，作为判断路口，另4对安装在万向轮后作为寻迹。
信 号
利用红外线对于不同颜色具有不交同的反射性质的特点。
有
right1(右微调)
叉
效
路
小
口
车
︵
左
X
微
︶
调
课题：智能寻迹小车
专业：应用电子技术 学生：胡裕炜、刘桂兰、王丹槽 指导老师：杨俊鸣 答辩日期： 年1月18日
➢选题背景 ➢系统设计要求 ➢智能寻迹小车总体设计方案 ➢智能循迹小车硬件设计 ➢智能循迹小车软件设计 ➢结论
目录
选题背景
自第一台工业机器人诞生以来，制造能替代人工作的机器一直是人类 的梦想。
1. 采用光敏电阻组成光敏探测器。 2. 采用TCRT5000型红外发射管和接收管传感器。
电机驱动模块比较
1. 采用继电器对电动机的开或关进行控制。 2. 采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。 3. 采用L298N作为电机驱动芯片。
电机模块比较
1. 采用直流减速电机，配合L298N驱动芯片组合。 2. 采用步进电机，配合L298N驱动芯片组合。
如果遇到黑线则红外光被吸收，则红外对管接收管接收不到信号（否反射光）.
智能寻迹小车的总体设计方案
是
左拐
否
偶数圈
否 寻迹
是
right
右拐
2.X、Y路口信号采集:
智能寻迹小车软件设计
进
信
入
号
分
有
采用L298N作为电机驱动芯片叉。
最新AGV小车PPT教学讲义ppt课件
4
1 概述
1.1 ＡＧＶ的基本概念 根据美国物流协会定义，AGV （Automated Guided Vehicle）是指装备有电磁或光学导引装置，能够按照规定的导 引路线行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置以及具有 各种移载功能的运输小车。 我国国家标准《物流术语》中，对AGV的定义为： AGV：装有自动导引装置，能够沿规定的路径行驶，在车体 上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功 能的搬运车辆。 AGVS：多台AGV小车在控制系统的统一指挥下，组成一个 柔性化的自动搬运系统，称为自动导引车系统，简称AGVS。。
AGV小车PPT
ZPMC开发的自动导向车（AGV）系统
28.11.2020
2
请你思考：
1、什么是AGV？ 2、AGV的基本工作原理？ 3、AGV有哪些技术参数？
28.11.2020
3
第24讲 AGV
主要内容： AGV的概念； AGV及AGVS的结构组成； AGV主要技术参数及工作原理
28.11.2020
28.11.2020
13
2 A置所组成，是AGV的基础部分，是 其他总成部件的安装基础；
2.2 蓄电和充电装置
AGV常采用24V或48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应 保证连续工作8小时以上的需要。
2.3 驱动装置
ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度 控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计 算机或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算 机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。
28.11.2020
6
1.2 AGVS的特点
机电一体化 自动化 柔性化 准时化
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真PPT30页
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而Βιβλιοθήκη ，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
智能循迹小车精讲PPT课件
2024/1/27
22
地图构建技术探讨
增量式地图构建
随着机器人的移动不断更新地图信息。
多机器人协同建图
利用多个机器人的感知信息共同构建环境地 图。
2024/1/27
23
导航策略优化方向
动态避障
实时感知环境中的动态障碍物，并调整路径规划以避免碰撞。
2024/1/27
24
导航策略优化方向
多目标点导航
代码实现
在循迹算法的基础上，增加避障逻辑。当检测到障碍物时，根据避障策略调整小车的运动状态，同时更新路径信 息，确保小车能够安全地绕过障碍物并继续沿着预定路径行驶。
2024/1/27
15
调试技巧与经验分享
调试技巧
使用仿真工具进行前期验证，可以大大缩短开发周期；在实际调试过程中，可以采用分模块调试的方 法，逐一验证各个模块的功能和性能。
智能循迹小车精讲 PPT课件
2024/1/27
1
目 录
2024/1/27
• 智能循迹小车概述 • 智能循迹小车硬件组成 • 软件编程与算法实现 • 路径规划与导航策略 • 无线通信与远程控制 • 性能测试与评估指标 • 总结与展望
2
01
智能循迹小车概述
2024/1/27
3
定义与发展历程
2024/1/27
适用于无权图，能找到最短路径。
A*算法
引入启发式函数，提高搜索效率。
18
路径规划方法比较
RRT（快速扩展随机树）
通过随机采样构建路径，适用于高维空间和 复杂环境。
2024/1/27
PRM（概率路线图法）
构建连通图后进行路径搜索，适用于静态环 境。
19
【推选文档】智能循迹小车PPT
若有障碍物，自动停车； 本轨迹为8字形的轨道。 4． 控制小车电路电源与电动机电源光电隔离，信号经过光隔传输; 本轨迹为8字形的轨道。 本轨迹为8字形的轨道。 小车整体照片 、分别为前进驱动的控制端。 经试验，本系统运行稳定。 小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 优化的软件设计，智能的自动控制. 本轨迹为8字形的轨道。 本设计采用单片机（89C51）作为小车的传感器信号接收与处理，即控制核心，循迹黑线用放射式红外传感器GFK106，利用PWM技术动态控制小 车的速度，实现智能控制。 小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。
• 1 、主控模块。 本轨迹为8字形的轨道。
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 、分别为前进驱动的控制端。
• 2 、电机驱动模块。 本设计采用单片机（89C51）作为小车的传感器信号接收与处理，即控制核心，循迹黑线用放射式红外传感器GFK106，利用PWM技术动态控制小
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
• 、分别为前进驱动的控 本车探测能力较强,可直接对铺设路面的黑带和障碍物进行探测.
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。
车的速度，实现智能控制。
• 3 、信号采集模块。 4． 控制小车电路电源与电动机电源光电隔离，信号经过光隔传输;
、分别为前进驱动的控制端。 本轨迹为8字形的轨道。 本轨迹为8字形的轨道。
主控模块
• 采用AT89C51作为核 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
• 1 、主控模块。 本轨迹为8字形的轨道。
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 、分别为前进驱动的控制端。
• 2 、电机驱动模块。 本设计采用单片机（89C51）作为小车的传感器信号接收与处理，即控制核心，循迹黑线用放射式红外传感器GFK106，利用PWM技术动态控制小
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
• 、分别为前进驱动的控 本车探测能力较强,可直接对铺设路面的黑带和障碍物进行探测.
小车启动电源后由起点出发,完成自动循迹任务,如遇障碍物能自动停止。
车的速度，实现智能控制。
• 3 、信号采集模块。 4． 控制小车电路电源与电动机电源光电隔离，信号经过光隔传输;
、分别为前进驱动的控制端。 本轨迹为8字形的轨道。 本轨迹为8字形的轨道。
主控模块
• 采用AT89C51作为核 光线照射到物体并返回，由于物体的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否有黑线或是障碍物。
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于是最终运动学模型如下：
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
4 如何建立电机驱动模型？
目标：寻找输入电压与车轮速度（vlv
直流电机动态过程的微分方程如下：
r）之间的关系。
••
•
m e n m n n Kc U a K f Tc
此时忽略车体质量、摩擦阻力对车速的影响，则电机的理想空载转速=车轮转速。 理想空载表示负载转矩为零。则：
在分析小车处于转弯状态时的速度时不能 将小车当做质点，那么应该研究哪一点的速度？
位移=速度*时间，但M点的速度并不好直 接表示，因此考虑用位移之间的数量关系来表
示 EdM 。
EdM D sin EdO
目标：需要寻找
关系。
、EdO 与速度之间的
与电机直、接E控dO制均的与速O度点速vl度、vvor相相关关。，且 vo
t
0
dt
0
vo / R (vl vr ) / 2R R L(vl vr ) / 2(vr vl )
•
v / L
3 如何建立运动学模型？
t
t
EdO X 0 0 vOxdt X 0 0 vO sindt
•
EdO vO sin (vl vr ) sin / 2
由于 很小，则 sin
选择状态变量x1=△v，x2=θ，x3=Edm， 并令输入u=△U，输出y=Edm。可以得 到系统的状态矩阵如下
•
v
1
v
k
U
m
m
•
v / L
•
E dm
D
v
vc
L
1/ m 0
A
1/ L
0
D / L vc
C 0 0 1
0 k / m
0 ,
B
0
,
0 0
2.系统可控性分析
▪ 将小车与电机的相关参数
机电一体化产品的组成：机械本体，传 感器，控制系统，驱动器。
此次建模分为两部分：建立运动学模型和 建立电机驱动模型。
电机驱动模型要得到的是输入电压与速度 （转速）之间的关系。
运动学模型要得到的是速度与 EdM （位
移）之间的关系。 最后将两个模型整合形成最终的数学模型。
3 如何建立运动学模型？
目标：寻找 EdM 与速度之间的关系。
V (s) / U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
此时得到最终数学模型如下：
V (s) / U (s) k /( ms 1) EdM D EdO
•
EdO vc
•
v / L
U 如何得到？
SIMULINK建模与仿真
周博文
1 .状态传递函数
根据前面同学建立的系统模 型整理，可以得出系统状态 矩微分方程。
一，仍不能直接将其组合在一起。
为了简化推导过程，以匀速直线运动为例。在没有外部 扰动的情况下，左右电机的给定信号相等，
即 Ul U r Uc ，在此作用下小车产生速度 vc可
视为常数。当外部扰动使小车偏离预定路径时，给定信号将
分别加减一个纠偏控制量 U / 2 ，
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
即 Ul Uc U / 2,Ur Uc U / 2 相应的电机
输出速度为：
V (s) /U (s) k /( ms 1)
vl vc v / 2, vr vc v / 2, vr vl v, vr vl 2vc
此模型是一个非线性系统，但由于小车是在确定路线上 运行的，它的纠偏过程可视为在给定信号基础上增加一个微 小的控制量，因而这样一个非线性化系统就可以采用小偏差 线性化的方法将其转化为线性系统。于是有
那么只需要观测小车运行中偏差量变化的 状态，便可评估控制器的优劣。
因此输出量应选择为能反映小车偏离轨道 程度的变量。
输出量： EdM
当小车修正偏差进行转弯时，是通过后轮 （驱动轮）的转速差实现的，决定后轮转速的 是电机的电枢电压。
输入量：电枢电压
建模的实质：反映输入电压与 EdM 之间
的关系。
2 系统建模的思路？
▪ 自动引导小车的控制规律可以表示为：
△U=v-(k1△v+k2θ+k3Edm)
状态反馈矩阵K的引入，并不增加系统的维 数，但是可以通过K的自由选取改变闭环系 统的特征值，从而使系统获得所要求得性能 。
n(s) /U (s) Kc /( m es2 ms 1)
对于直流伺服电机， e m , v n 2r, k Kc 2r
最终的电机驱动模型如下
V (s) /U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
经过问题3和4的解答，分别得到了运动学模型和电机驱动模型，但由于中间变量速度没有统
AGV智能小车简述
AGV智能小车是一种以电池为动力，装有电磁导引设备或光学导引设 备，能够自动沿着预定轨道行驶的自动化车辆。
应用 AGV 小车具有以下优势： （1）可以减少捡取货物、搬运货物的劳动力，提高劳动效率。 （2）搬运货物时，小车自身不易与周边加工设备发生碰撞，降低了生 产事故的发生率。 （3）能够与机器人、堆垛机等自动化设备完美配合作业，且能够实现 对货物的实时跟踪，大大减少货物丢失的发生率。 （4）耗电量小，无噪声污染。
数学建模
王嘉津
问题
▪ 该系统的输入和输出是什么？ ▪ 系统建模的思路？ ▪ 如何建立运动学模型？ ▪ 如何建立电机驱动模型？ ▪ 如何整合模型？
1 输入和输出是什么？
针对对系统的哪一部分建模？
EdM
1 该系统的输入和输出是什么？
仿真的目的：找到合适的控制器，使小车 及时修正偏差，达到较好的循迹性能。
AGV智能小车循迹系统的 建模与仿真
汇报人： 田佳豪 王嘉津目 录1
2
3
4
简述 数学建模 Simulink建模与仿真 控制系统设计
AGV智能小车简述
AGV(Automatic Guided Vehicle)智能小车又称自动导引车，是一种 在计算机监控下，根据具体规划和作业要求完成取货、送货、充电等任务 的无人驾驶自动化车辆。
m 10; k 70; L 0.3;
▪ 代D入方0.程5;得vc： 0.75;
1/10 A 10 / 3
5 / 3
0
0 3
4
0 0,
0
B
7 0, 0
C 0 0 1
rank[B,AB,A2B]=3 说明系统可控
3.状态反馈控制器设计
▪ 状态反馈u=v-Kx，K=[k1,k2,k3]
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
4 如何建立电机驱动模型？
目标：寻找输入电压与车轮速度（vlv
直流电机动态过程的微分方程如下：
r）之间的关系。
••
•
m e n m n n Kc U a K f Tc
此时忽略车体质量、摩擦阻力对车速的影响，则电机的理想空载转速=车轮转速。 理想空载表示负载转矩为零。则：
在分析小车处于转弯状态时的速度时不能 将小车当做质点，那么应该研究哪一点的速度？
位移=速度*时间，但M点的速度并不好直 接表示，因此考虑用位移之间的数量关系来表
示 EdM 。
EdM D sin EdO
目标：需要寻找
关系。
、EdO 与速度之间的
与电机直、接E控dO制均的与速O度点速vl度、vvor相相关关。，且 vo
t
0
dt
0
vo / R (vl vr ) / 2R R L(vl vr ) / 2(vr vl )
•
v / L
3 如何建立运动学模型？
t
t
EdO X 0 0 vOxdt X 0 0 vO sindt
•
EdO vO sin (vl vr ) sin / 2
由于 很小，则 sin
选择状态变量x1=△v，x2=θ，x3=Edm， 并令输入u=△U，输出y=Edm。可以得 到系统的状态矩阵如下
•
v
1
v
k
U
m
m
•
v / L
•
E dm
D
v
vc
L
1/ m 0
A
1/ L
0
D / L vc
C 0 0 1
0 k / m
0 ,
B
0
,
0 0
2.系统可控性分析
▪ 将小车与电机的相关参数
机电一体化产品的组成：机械本体，传 感器，控制系统，驱动器。
此次建模分为两部分：建立运动学模型和 建立电机驱动模型。
电机驱动模型要得到的是输入电压与速度 （转速）之间的关系。
运动学模型要得到的是速度与 EdM （位
移）之间的关系。 最后将两个模型整合形成最终的数学模型。
3 如何建立运动学模型？
目标：寻找 EdM 与速度之间的关系。
V (s) / U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
此时得到最终数学模型如下：
V (s) / U (s) k /( ms 1) EdM D EdO
•
EdO vc
•
v / L
U 如何得到？
SIMULINK建模与仿真
周博文
1 .状态传递函数
根据前面同学建立的系统模 型整理，可以得出系统状态 矩微分方程。
一，仍不能直接将其组合在一起。
为了简化推导过程，以匀速直线运动为例。在没有外部 扰动的情况下，左右电机的给定信号相等，
即 Ul U r Uc ，在此作用下小车产生速度 vc可
视为常数。当外部扰动使小车偏离预定路径时，给定信号将
分别加减一个纠偏控制量 U / 2 ，
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
即 Ul Uc U / 2,Ur Uc U / 2 相应的电机
输出速度为：
V (s) /U (s) k /( ms 1)
vl vc v / 2, vr vc v / 2, vr vl v, vr vl 2vc
此模型是一个非线性系统，但由于小车是在确定路线上 运行的，它的纠偏过程可视为在给定信号基础上增加一个微 小的控制量，因而这样一个非线性化系统就可以采用小偏差 线性化的方法将其转化为线性系统。于是有
那么只需要观测小车运行中偏差量变化的 状态，便可评估控制器的优劣。
因此输出量应选择为能反映小车偏离轨道 程度的变量。
输出量： EdM
当小车修正偏差进行转弯时，是通过后轮 （驱动轮）的转速差实现的，决定后轮转速的 是电机的电枢电压。
输入量：电枢电压
建模的实质：反映输入电压与 EdM 之间
的关系。
2 系统建模的思路？
▪ 自动引导小车的控制规律可以表示为：
△U=v-(k1△v+k2θ+k3Edm)
状态反馈矩阵K的引入，并不增加系统的维 数，但是可以通过K的自由选取改变闭环系 统的特征值，从而使系统获得所要求得性能 。
n(s) /U (s) Kc /( m es2 ms 1)
对于直流伺服电机， e m , v n 2r, k Kc 2r
最终的电机驱动模型如下
V (s) /U (s) k /( ms 1)
5 如何整合模型？
经过问题3和4的解答，分别得到了运动学模型和电机驱动模型，但由于中间变量速度没有统
AGV智能小车简述
AGV智能小车是一种以电池为动力，装有电磁导引设备或光学导引设 备，能够自动沿着预定轨道行驶的自动化车辆。
应用 AGV 小车具有以下优势： （1）可以减少捡取货物、搬运货物的劳动力，提高劳动效率。 （2）搬运货物时，小车自身不易与周边加工设备发生碰撞，降低了生 产事故的发生率。 （3）能够与机器人、堆垛机等自动化设备完美配合作业，且能够实现 对货物的实时跟踪，大大减少货物丢失的发生率。 （4）耗电量小，无噪声污染。
数学建模
王嘉津
问题
▪ 该系统的输入和输出是什么？ ▪ 系统建模的思路？ ▪ 如何建立运动学模型？ ▪ 如何建立电机驱动模型？ ▪ 如何整合模型？
1 输入和输出是什么？
针对对系统的哪一部分建模？
EdM
1 该系统的输入和输出是什么？
仿真的目的：找到合适的控制器，使小车 及时修正偏差，达到较好的循迹性能。
AGV智能小车循迹系统的 建模与仿真
汇报人： 田佳豪 王嘉津目 录1
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简述 数学建模 Simulink建模与仿真 控制系统设计
AGV智能小车简述
AGV(Automatic Guided Vehicle)智能小车又称自动导引车，是一种 在计算机监控下，根据具体规划和作业要求完成取货、送货、充电等任务 的无人驾驶自动化车辆。
m 10; k 70; L 0.3;
▪ 代D入方0.程5;得vc： 0.75;
1/10 A 10 / 3
5 / 3
0
0 3
4
0 0,
0
B
7 0, 0
C 0 0 1
rank[B,AB,A2B]=3 说明系统可控
3.状态反馈控制器设计
▪ 状态反馈u=v-Kx，K=[k1,k2,k3]