泊车AGV控制系统设计与路径规划

为了解决城市快速发展带来的泊车难问题，提出一种智能化和机械化的停车技术和设备。即以单片机为核心的差速驱动控制导引小车试验系统，利用相关的外围传感器，使 AGV 小车能够沿设定好的轨道进行车体转向、前进、后退等控制，并且能够使AGV小车在已知的地图环境下自动规划最优的工作路径。

本文以泊车 AGV 控制系统设计与路径规划作为重点研究方向。经过充分的调研并结合目前实际的需求，确立了本文主要的研究内容。论文主要研究的内容如下。首先针对 AGV 控制系统的总体方案进行设计，包括 AGV 的运动机构分析、AGV的车体组成方案设计、电机驱动控制等。其中对涉及到的 AGV 相关参数、运动学建模等给予了分析。通过对比电机常用的驱动方法，确定了本文的电机驱动设计方案，同时列举了常用的导引方式并进行对比分析。针对 AGV 控制系统的硬件设计，围绕导引控制器、外围传感器、通讯单元、电源模块等进行选型分析和电路设计。通过 AltiumDesigner 软件进行 PCB制板并调试。

然后针对 AGV 导引控制进行详细分析，首先着重阐述了电机闭环控制系统的设计，同时给出了在阶跃输入响应下，电机的速度和位置控制仿真实验。对电机驱动中的经典 PID 算法和 P+前馈控制算法给予对比分析，同时在 P+前馈控制算法下针对AGV 完成非线性输入仿真和实验，并给出相应的仿真和实验结果。最后对 AGV 磁带导引的实现以及纠偏进行了分析。针对 AGV 的路径搜索，首先对该类问题给予初步理论分析，并介绍了相关搜索算法。针对泊车 AGV 适合静态环境的背景下，首先对AGV 电子地图的建立给予详细分析。并就 AGV 路径规划过程进行介绍。随后对适合已知环境下的 A*算法和 BFS 算法进行横向比较，接着针对 A*算法存在的缺点进行改进完善。最后本文主要就栅格建模结合“分割+平滑 A*算法”实现 AGV 的路径规划进行详细阐述，并在文中给出了具体实验流程以及仿真验证和数据分析，直至使 AGV 在有效的时间内快速并准确的搜索出最优的可行路径，并保证其运行连贯性，进而提高AGV的效率。

最后针对 AGV 所涉及的主要研究内容进行相关试验，并对各传感器的工作状态以及整体控制系统进行调试试验分析。从而确保该系统硬件设计方案的可靠性。通过泊车控制系统进行驱动控制和路径规划测试，验证了本系统可在预期环境和工程要求下AGV稳定受控并可规划出相对理想的路径。