一种基于永磁电机的AGV舵轮控制方法及系统与流程

本发明涉及舵轮控制，特别是一种基于永磁电机的agv舵轮控制方法及系统。

背景技术：

1、无人搬运车(automated guidedvehicles，简称agv)，自动导航车，激光导航车。其显著特点的是无人驾驶，无人搬运车上装备有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。

2、agv舵轮是指继承了驱动电机、向电机的一体化机械机构。使得agv在安装舵轮后可以实现转向与平移的同时操作，agv舵轮适配性强，可以快速布置在agv上。配合现有的线路导航技术可以实现agv的自动导航以及绕行避物等功能。而在进行转弯时，通常是采用定制轨迹的方式来进行agv的转弯，而在定制轨迹时一般是通过连续曲线上的几个点计算出来转弯的轨迹，但是在这种方式下，由于小车是动态运行的，agv的运动轨迹和给定的轨迹路线存在偏差，车辆的运动是基于对偏差的响应，在动态调节过程中，并不会和轨迹重叠，影响agv控制的准确性，严重情况下可能会导致agv与对向的agv发生碰撞。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于永磁电机的agv舵轮控制方法及系统，agv在转弯时，由于舵轮转弯角度存在问题，而导致agv控制准确性差的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种基于永磁电机的agv舵轮控制方法，包括如下步骤：

3、实时获取agv的位置，当agv进入转弯点时，获取agv的行进速度v和轨迹的切线角度b，其中所述行进速度v包括前轮速度v1以及后轮速度v2；

4、根据无人搬运车的行进速度v分别计算出前轮转向角度θ1与后轮的转向角度θ2；

5、根据转向角度θ1、转向角度θ2以及和轨迹的切线角度b，获取前轮的偏差角度a1以及后轮的偏差角度a2；

6、根据偏差角度a1与偏差角度a2的大小，分别选择前轮永磁电机的控制方式和后轮永磁电机的控制方式。

7、优选的，其中获取转向角度θ1与转向角度θ2的步骤如下：

8、构建出十字坐标系，以agv的长度方向y轴，以agv的宽度方向为x轴；

9、分别获取前轮速度v1在y轴方向的速度分量v1y、和后轮速度v2在y轴方向的速度分量v2y；

10、获取速度分量v1y与速度分量v2y的速度差值；

11、根据速度差值、前轮速度v1在y轴方向的速度分量v1y、前轮速度v1在x轴方向的速度分量v1x求算出转向角度θ1；

12、根据速度差值、前轮速度v2在y轴方向的速度分量v2y、前轮速度v2在x轴方向的速度分量v2x求算出转向角度θ2；

13、其中转向角度θ1的获取公式如下：

14、

15、其中转向角度θ2的获取公式如下：

16、

17、其中δv为速度差值，a为前、后轮的中心连线相对于agv中轴线的角度。

18、优选的，所述控制方式包括第一控制方式以及第二控制方式；

19、当偏差角度a1或偏差角度a2小于角度阈值时，采用第一控制方式；

20、当偏差角度a1或偏差角度a2大于角度阈值时，采用第一控制方式使永磁电机的转速达到转速阈值后，采用第二控制方式。

21、优选的，所述第一控制方式为采用mtpa的电流控制方式生成相应的d轴与q轴的电流，并将对应的d轴电流以及q轴电流输入到控制器中，驱动前轮或后轮转动。

22、优选的，所述第二控制方式为：

23、实时获取q轴的给定电流iqref，将给定电流iqref输入到低通滤波器，得到第一参数i′qref；

24、实时获取q轴的反馈电流iq，将给定电流iq输入到低通滤波器，得到第二参数i′q；

25、获取第一参数i′qref与第二参数i′q的差值e，将差值e作为pi控制器的输入，得到电流反馈给定项d1；

26、根据额定电流in和额定转速ωn计算出弱磁电流的前馈给定项的放大系数kc；

27、获取当前弱磁的转速增量，通过所述放大系数kc对转速增量进行调节，得到电流反馈给定项d2；

28、通过反馈给定项d1和前馈给定项d2相加得到d轴的电流id；

29、并通过最大电流以及d轴电流获取q轴电流的限制值，以q轴电流的限制值更新为当前的q轴电流；

30、将对应的d轴电流以及q轴电流输入到控制器中，驱动前轮或后轮转动。

31、优选的，电流反馈给定项d1的获取公式具体如下：

32、d1(t)＝kpe(t)+ki∫e(t)dt；

33、其中t为时间、kp与ki分别为pi控制器中的比例增益系数和积分增益系数；

34、其中获取放大系数kc的获取公式具体如下：

35、

36、其中in为额定电流、ωn为额定转速；

37、获取前馈给定项d2的获取公式具体如下：

38、d2＝-(st-sz)×kc|；其中st为目标转速，sz为转速阈值。

39、q轴电流的限制值的获取公式如下：

40、

41、其中imax为最大输出电流、id为d轴的电流。

42、一种基于永磁电机的agv舵轮控制系统，使用所述一种基于永磁电机的agv舵轮控制方法，包括数据获取模块、转向角度计算模块、偏差计算模块以及控制模块；

43、所述获取模块用于实时获取agv的位置，当agv进入转弯点时，获取agv的行进速度v和轨迹的切线角度b，其中所述行进速度v包括前轮速度v1以及后轮速度v2；

44、所述转向角度计算模块用于根据无人搬运车的行进速度v分别计算出前轮转向角度θ1与后轮的转向角度θ2；

45、所述偏差计算模块用于根据转向角度θ1、转向角度θ2以及和轨迹的切线角度b，获取前轮的偏差角度a1以及后轮的偏差角度a2；

46、所述控制模块用于根据偏差角度a1与偏差角度a2的大小，分别选择前轮永磁电机的控制方式和后轮永磁电机的控制方式。

47、优选的，所述转向角度计算模块包括坐标构建子模块、分量获取子模块以及计算子模块；

48、所述坐标构建子模块用于构建出十字坐标系，以agv的长度方向y轴，以agv的宽度方向为x轴；

49、所述分量获取子模块用于分别获取前轮速度v1在y轴方向的速度分量v1y、和后轮速度v2在y轴方向的速度分量v2y；

50、所述计算子模块用于根据速度差值、前轮速度v1在y轴方向的速度分量v1y、前轮速度v1在x轴方向的速度分量v1x求算出转向角度θ1；

51、根据速度差值、前轮速度v2在y轴方向的速度分量v2y、前轮速度v2在x轴方向的速度分量v2x求算出转向角度θ2。

52、优选的，所述控制模块包括第一控制子模块以及第二控制子模块；

53、所述第一控制子模块用于当偏差角度a1或偏差角度a2小于角度阈值时，采用第一控制方式；

54、所述第二控制子模块用于当偏差角度a1或偏差角度a2大于角度阈值时，采用第一控制方式使永磁电机的转速达到转速阈值后，采用第二控制方式。

55、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明通过实时获取agv的位置、速度和轨迹信息，并据此进行精确的速度调整和转向控制，以及智能的电机控制选择，实现了高精度、高效率和高安全性的无人搬运车导航与控制。