PAGE40PAGE智能物流車摘要在科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟不斷發(fā)展的時代，企業(yè)對生產(chǎn)資料的需求和產(chǎn)品行銷范圍日益擴大。物流在社會生產(chǎn)，商品流通和運營管理中也起著越來越重要的作用。在這種背景下，智能物流是工業(yè)4.0必不可少的核心組成部分。智能物流作為當(dāng)前連接供求關(guān)系的重要環(huán)節(jié)，也是未來建設(shè)智能工廠和智能生產(chǎn)的基石，立即引發(fā)了中國物流業(yè)中新的探索之風(fēng)。本系統(tǒng)以STM32F103RCT6單片機作為主控制芯片，通過TCRT5000紅外光電傳感器讀取軌跡信息，經(jīng)單片機處理后，通過編碼器進行精確調(diào)速；利用BTS7960模塊控制電機運行，使小車進行循跡。采用了GM65條碼掃描模塊讀取條碼，配合舵機控制的機械臂裝置來抓取物料。另外設(shè)計了與APP相結(jié)合的藍牙無線傳輸部分，將各部分運行時間與總時間同步上傳至智能手機。屏幕可顯示小車各運行狀態(tài)的情況，并通過MP3-TF-16P語音模塊進行播報。電動機轉(zhuǎn)速的變化應(yīng)根據(jù)不同的時間跟蹤參數(shù)編寫相應(yīng)的適當(dāng)算法。測試數(shù)據(jù)時，應(yīng)準(zhǔn)確并分析數(shù)據(jù)變化是線性還是非線性以及確定算法的適用范圍和固定值的設(shè)置。如果系統(tǒng)受到的干擾很小，需要研究如何使算法自動調(diào)整系統(tǒng)，使系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)恢復(fù)正常狀態(tài)。關(guān)鍵詞：單片機；循跡；PID；電機驅(qū)動器ABSTRACTIntheeraofcontinuousdevelopmentofscienceandtechnologyandeconomy,thedemandformeansofproductionandthescopeofproductmarketingofenterprisesareexpandingdaybyday.Logisticsalsoplaysanincreasinglyimportantroleinsocialproduction,commoditycirculationandoperationmanagement.Underthisbackground,intelligentlogisticsisanindispensablecorecomponentofindustry4.0.Asanimportantlinkconnectingsupplyandconsumptionatpresent,andalsothecornerstoneofbuildingintelligentfactoriesandintelligentproductioninthefuture,intelligentlogisticsimmediatelytriggeredanewexplorationwindinChina'slogisticsindustry.Thissystemusesstm32f103rct6asthemaincontrolchip,readsthetrackinformationthroughtcrt5000infraredphotoelectricsensor,processesitbyMCU,andadjuststhespeedaccuratelybyencoder;usesbts7960moduletocontrolthemotoroperation,sothatthecarcantrace.Gm65barcodescanningmoduleisusedtoreadthebarcode,andthemechanicalarmcontrolledbythesteeringgearisusedtograbthematerial.Inaddition,theBluetoothwirelesstransmissionpartcombinedwithappisdesignedtouploadtherunningtimeandtotaltimeofeachparttothesmartphonesynchronously.Thescreencandisplaytheoperationstatusofthecar,andbroadcastthroughmp3-tf-16pvoicemodule.Thechangeofmotorspeedshouldbebasedondifferenttimetrackingparameters.Whentestingthedata,itisnecessarytoaccuratelyanalyzewhetherthedatachangeislinearornon-linear,anddeterminetheapplicablerangeandfixedvaluesettingofthealgorithm.Iftheinterferenceofthesystemisverysmall,weneedtostudyhowtomakethealgorithmautomaticallyadjustthesystem,sothatthesystemcanreturntonormalstateintheshortesttime.Keywords：Microcontroller;Trace;PID;Motordriver目錄摘要 IABSTRACT II目錄 III第1章緒論 11.1課題背景及研究的意義 1.1.1課題背景 11.1.2課題研究的意義 11.2課題背景及研究的意義 21.2.1智能物流車在國外的現(xiàn)狀 21.2.2智能物流車在國內(nèi)的現(xiàn)狀 41.2.3智能物流的發(fā)展 51.3本文完成的主要工作 5第2章系統(tǒng)理論分析及計算 72.1控制算法理論分析 72.2控制算法應(yīng)用分析 72.2.1位置式PID算法 72.2.2增量式PID算法 82.3本章小結(jié) 9第3章物流車控制系統(tǒng)方案 103.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計 103.2主控板模塊的論證與選擇 103.3電機驅(qū)動模塊的論證與選擇 113.4循跡模塊的選擇與論證 113.5顯示模塊的選擇與論證 113.6本章小結(jié) 12第4章系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn) 134.1底板設(shè)計 4.2模塊布局 4.3機械臂與機械爪 154.4路徑設(shè)計圖 164.5本章小結(jié) 17第5章軟件及硬件設(shè)計 185.1系統(tǒng)程序流程圖 185.2TCRT5000循跡子系統(tǒng)設(shè)計 195.3電機驅(qū)動模塊電路及其程序設(shè)計 225.4顯示屏的電路設(shè)計與程序 245.5本章小結(jié) 24第6章系統(tǒng)測試數(shù)據(jù) 256.1數(shù)據(jù)記錄 256.2本章小結(jié) 26結(jié)論 27參考文獻 29致謝 31附錄 32第1章緒論1.1課題背景及研究的意義1.1.1課題背景隨著控制理論的更新和人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，從家用電器到航空航天，無處不在的自動控制技術(shù)應(yīng)運而生。本設(shè)計是完成對帶有受控對象的自動控制系統(tǒng)研究的一部分?？刂葡到y(tǒng)可歸類為自動控制系統(tǒng)的研究范圍。研究自動控制系統(tǒng)有利于將人們從復(fù)雜，危險，繁瑣的工作環(huán)境中擺脫出來，使控制效率大大提高。自動控制屬于工程學(xué)分類，它利用反饋原理影響系統(tǒng)的動態(tài)變化，從而使輸出值接近實際需要的值。如果站在方法論的角度，它是建立在數(shù)學(xué)的理論基礎(chǔ)之上。如今我們研究的自動控制的隸屬于控制論?？刂普撛?0世紀(jì)中葉出現(xiàn)，基本結(jié)論由NorbertWiener和魯?shù)婪颉た柭≧udolphCalman）提出。研究控制理論的人員將控制系統(tǒng)作為研究對象，并希望開發(fā)新的控制方法，以應(yīng)用于航空航天等更多高科技領(lǐng)域。1.1.2課題研究的意義自動化物流系統(tǒng)是指在一定的時間和空間內(nèi)具有特定功能的有機整體，由幾個相互制約的動態(tài)要素組成，例如要運輸?shù)奈锪虾痛鎯υO(shè)施，相關(guān)設(shè)備及其輸送工具，人員和其他通訊鏈接[1]。自動化物流系統(tǒng)可分為自動輸送機系統(tǒng)，智能物流車系統(tǒng)（自動導(dǎo)引車），自動化倉庫，智能控制系統(tǒng)和計算機管理系統(tǒng)。這將大大降低物流系統(tǒng)的復(fù)雜程度，并形成面向不同對象的物流中心。每個中心包括幾個緩沖站，智能物流車和為其提供服務(wù)的自動立體倉庫。每個物流中心的獨立運作可以通過上級組織之間的協(xié)作與協(xié)作來實現(xiàn)完成復(fù)雜的物流運輸任務(wù)的目標(biāo)[2]。智能物流車（Auto-guidedTransportVehicle）作為能夠?qū)崿F(xiàn)物流倉庫自動化的自動化智能搬運工具，在現(xiàn)代物流運輸系統(tǒng)和柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的作用。智能物流車已在中國許多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)的倉庫和工廠相比，需要大量的勞動力來進行貨物的處理，效率低下并且經(jīng)常犯錯誤。倉庫的貨物選擇是一個突出的關(guān)鍵問題，這反映在貨物的存放地點，影響倉儲的貨物數(shù)量，重量等，這對機器和人員都是一個挑戰(zhàn)[3]。運用智能物流車控制系統(tǒng)之后，自動引導(dǎo)車（智能物流車）降低了勞動力成本，提高了效率，還使生產(chǎn)環(huán)境和制造企業(yè)和物流裝卸行業(yè)的工作環(huán)境更安全并降低了成本。自助式智能物流車依靠障礙識別能力的不斷提高來實現(xiàn)智能物流車的正常運行。通過任務(wù)分配，車輛管理，交通管理和通信管理，在智能物流車系統(tǒng)中實現(xiàn)了幾種智能物流車的現(xiàn)場控制[4]。當(dāng)前，中國物流系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速，企業(yè)面對未來人工成本不斷提高的解決方案是提高生產(chǎn)自動化水平。智能物流車作為一種具有高度靈活性的自動化運輸設(shè)備，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。未來的發(fā)展?jié)摿褪袌鲂枨罂臻g。由于煙草，化工，制藥，汽車等行業(yè)的物流量大，發(fā)展速度快，在生產(chǎn)和運輸物流的過程中，需要更高程度的自動化。通過探索智能物流車的導(dǎo)航技術(shù)和路徑規(guī)劃，我們可以了解物流自動化立體倉庫的有效運行，這對于進一步學(xué)習(xí)智能物流車系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度將起到重要的指導(dǎo)作用。各種約束都有一定的不確定性智能物流車輛在實際應(yīng)用中雖然存在局限性和未知性，但為自動化物流技術(shù)的應(yīng)用提供了足夠的動力。智能物流車輛可以看成一種自動移動機器人，屬于輪式機器人，具有承重能力，還可以自動處理貨物。在地面控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下，根據(jù)給定的出發(fā)地和目的地，在沒有人工干預(yù)的情況下，通過避開障礙物并自動安全地到達指定目標(biāo)，實現(xiàn)物料自動轉(zhuǎn)移。移動機器人在機器人學(xué)中占有重要地位，自主移動機器人作為機器人中的最為智能的一類，將是移動機器人未來的重要發(fā)展方向，自主移動機器人具有很高的自計劃，自組織和自適應(yīng)能力，可以有目的地進行移動和移動。無需人工干預(yù)，沒有任何法規(guī)或要求即可完成相應(yīng)的任務(wù)[5]。1.2課題研究現(xiàn)狀綜述1.2.1智能物流車在國外的現(xiàn)狀1913年，福特汽車公司首次在底盤的裝配線上用有軌引導(dǎo)的自動車取代了傳統(tǒng)的輸送機。1950年代，巴雷特電子公司成功開發(fā)了世界上第一款智能物流車，作為第二種牽引車系統(tǒng)，英國W.GreyWalter的“ELSIE”智能物流車在1950年代開發(fā)。它使用光敏元件作為智能物流車輛的引導(dǎo)傳感器。從那時起，許多國家都開發(fā)了類似的自主移動機器人，例如法國開發(fā)的Hilare，日本筑波大學(xué)開發(fā)的Yamabiko，美國開發(fā)的MELDOG，德國卡爾斯魯厄大學(xué)開發(fā)的KAMRO和FMC開發(fā)的移動機器人。（加利福尼亞州圣何塞）靈活且具有避障能力。這款智能物流車的廣泛應(yīng)用涵蓋了所有行業(yè)，尤其??是歐洲和美國。在歐洲，100000歐元可以購買可以工作的激光制導(dǎo)后叉智能物流車一天24小時的工作時間，相當(dāng)于普通工人的三班制。換句話說，歐洲國家只需一年就可以購買智能物流工具來收回投資，這也使投資者免于升職，加薪，智能物流車輛應(yīng)用的目的是控制人工成本的變量，其次是要求企業(yè)管理和貨物安全，因此歐美國家對智能物流車的需求仍然很大，對于日本來說，歐美智能物流車的發(fā)展已經(jīng)大不相同了。側(cè)重于追求智能物流車更多的自動化，人性化和智能化，強調(diào)用車需要很少的人工參與，智能物流車的路徑規(guī)劃和生產(chǎn)過程功能需要改進。該技術(shù)是先進的，復(fù)雜的且可變的。智能物流車可以采用模塊化設(shè)計，以達到降低設(shè)計成本，提高批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，歐美國家自愿放棄了對智能物流車外觀設(shè)計的追求，采用集體組裝的形式來生產(chǎn)大型零部件。歐美許多國家/地區(qū)生產(chǎn)的帶導(dǎo)游小車覆蓋范圍廣，使用的產(chǎn)品功能廣泛，駕駛方式多樣化且差異很大。根據(jù)不同行業(yè)的不同需求進行調(diào)整，負載從50公斤到60噸不等。目前，一些智能物流車可承受150噸的重物，并配備16個驅(qū)動輪。最高時速可達5m/s（18km/h）。在歐美國家，第三代智能物流車的開發(fā)速度可達到50km/h或更高。日本大部分地區(qū)都使用簡單的智能物流車技術(shù)（也稱為AGC自動導(dǎo)引車）在日本開發(fā)的智能物流車與日本車一樣，追求簡單但功能可以滿足需求并且相對便宜，這種類型的智能物流車在日本和臺灣非常受歡迎。特別發(fā)達的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。制造商能夠為智能物流車選擇幾乎不再簡化的功能組件，從而使智能物流車的生產(chǎn)成本盡可能低，幾乎沒有空間。如今，智能物流車技術(shù)在中國已得到廣泛應(yīng)用，有些日本的企業(yè)也大量使用它。日本的智能物流車通常是單路徑，固定過程，結(jié)合簡單的生產(chǎn)應(yīng)用程序進行處理，但過分注重自動裝卸功能；磁帶引導(dǎo)模式成為引導(dǎo)中的關(guān)鍵技術(shù)[6]。在中國，越來越多的企業(yè)從事智能物流車輛和AGC。許多企業(yè)瞄準(zhǔn)智能物流車產(chǎn)品市場并挖掘其未來潛力。隨著中國各行業(yè)對自動化生產(chǎn)，運輸和倉儲的需求，壓力逐漸形成，這將增加對智能物流車系統(tǒng)的需求并形成滾雪球。中國的計劃生育始于1979年。自政策實施以來，人口規(guī)模發(fā)生了顯著變化[7-8]。如今“421”結(jié)構(gòu)在城市中如雨后春筍般冒出來。越來越多的家庭結(jié)構(gòu)由2位老人，1對夫婦和1個孩子組成。不可避免的是，越來越多的家庭支柱是年輕夫婦。社會的支柱和培養(yǎng)繼任者的壓力是可以理解的。結(jié)果是家庭和社會的負擔(dān)似乎沉重。因此，勞動力短缺已經(jīng)使我們擔(dān)心未來的勞動力成本。企業(yè)轉(zhuǎn)型是提高有效生產(chǎn)率的有效途徑。需要通過提高生產(chǎn)自動化程度來節(jié)省高昂的人工成本。目前，具有高度靈活性的智能物流車是一種自動化的運輸設(shè)備，在未來將具有獨特的優(yōu)勢。用戶對智能物流車的需求是因此，智能物流車和AGC在未來有廣闊的發(fā)展空間。企業(yè)生產(chǎn)管理水平，物流管理能力和工藝路線指導(dǎo)車的發(fā)展將更加注重與技術(shù)的結(jié)合，追求更高的效率和更多的人性化。智能物流車輛混合動力使用更大的承載能力和多樣化的指導(dǎo)形式；不限于電驅(qū)動形式，例如引擎+液壓伺服；供電方式采用CPS，自動電池，車載充電器等，目的是使智能物流車企業(yè)對設(shè)備進行簡單處理，提高對工藝設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量的要求，實現(xiàn)MES系統(tǒng)適用于企業(yè)的整體考慮中[9]。1.2.1智能物流車在國內(nèi)的現(xiàn)狀1976年，北京起重機械研究所研制出了我國第一臺智能物流車。隨后清華大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、大連組合機床研究所、國防科技大學(xué)和南京理工大學(xué)等都在進行著對智能物流車相關(guān)技術(shù)的針對性研究，并且形成多品種、多類型的智能物流車逐漸投入生產(chǎn)并批量產(chǎn)出。90年代，吉林大學(xué)還專門成立了以視覺導(dǎo)向為基礎(chǔ)的智能物流車研發(fā)中心，對視覺導(dǎo)航智能物流車相關(guān)技術(shù)進行主要研究[10-11]。近年來，國內(nèi)涌現(xiàn)出了大量智能物流車廠家發(fā)展機器人技術(shù)，如深圳佳順偉業(yè)科技有限公司、昆明船舶設(shè)備集團有限公司、新松機器人自動化股份有限公司、廣州井源機電設(shè)備有限公司等。其中作為“機器人國家工程研究中心”是新松機器人自動化股份有限公司、“國家863計劃智能機器人主題產(chǎn)業(yè)化基地”和科技部命名的“國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃成果產(chǎn)業(yè)化基地”，智能物流車基礎(chǔ)性技術(shù)研究早在20世紀(jì)70年代末80年代初就啟動了，直到1991年才真正走向市場。從2007年開始，新松智能物流車擁有自主產(chǎn)權(quán)的系列產(chǎn)品，不斷拓展國外市場，為國產(chǎn)機器人的出口開創(chuàng)了先河。新松智能物流車產(chǎn)品使公司的發(fā)展已經(jīng)走上了產(chǎn)業(yè)化的道路，成為唯一具有智能物流車自主知識產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)企業(yè)，在國內(nèi)智能物流車市場占據(jù)70%以上的份額。主要應(yīng)用于食品飲品、圖書出版、紡織、汽車制造、機械加工、電子、造紙、醫(yī)藥、卷煙等行業(yè)[12-13]。1.2.3智能物流的發(fā)展與傳統(tǒng)物流的單一環(huán)節(jié)不同，現(xiàn)代物流中的物流管理主要基于對物流信息的獲取，處理和跟蹤，以實現(xiàn)物流過程的動態(tài)控制，并運用了物流系統(tǒng)的思想和方法。通過實施合理有效的計劃，組織，協(xié)調(diào)和控制物流活動的業(yè)務(wù)水平，信息化可以降低物流成本并改善物流服務(wù)。物流管理的目標(biāo)是追求物流系統(tǒng)??的整體優(yōu)化，因此物流管理的過程不僅包括采購，銷售，倉儲和運輸?shù)任锪骰顒拥男畔⒐芾砗托畔鬟f，還包括對物流活動的決策支持。決策活動（例如采購計劃，銷售計劃，供應(yīng)商選擇，客戶分析等）。物流信息管理不僅可以通過計算機技術(shù)對物流數(shù)據(jù)進行收集和分析，從而做出最佳的購買，銷售和倉儲決策，而且可以充分利用企業(yè)內(nèi)部和內(nèi)部的優(yōu)勢，幫助企業(yè)實現(xiàn)這些物流管理目標(biāo)。外部資源減少成本，提高生產(chǎn)力，增強競爭力等。物流信息化建設(shè)雖然存在一些技術(shù)和政策問題需要解決，但從物流信息化的未來發(fā)展趨勢可以看出，物流行業(yè)和政府部門逐步加大了對物流信息化投資的比重，積極探索先進物流技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，并相繼發(fā)布了物流信息化的政策規(guī)劃。企業(yè)應(yīng)將其業(yè)務(wù)需求和企業(yè)定位與物流信息技術(shù)緊密結(jié)合起來，并實施到日常運營管理中，及時控制物流信息建設(shè)的運作模式和發(fā)展方向，采用科學(xué)的決策方法選擇軟件開發(fā)商，建立合作和競爭優(yōu)勢。行業(yè)組織，以提高企業(yè)對物流信息的響應(yīng)速度和資源的利用水平，確保物流企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。1.3本文完成的主要工作本文主要從單一智能物流車輛的運動模型分析，環(huán)境圖構(gòu)建，全局路徑搜索和路徑規(guī)劃等方面研究了自動化物流運輸中的單個智能物流車輛系統(tǒng)。同時，作為路徑規(guī)劃的前提，導(dǎo)航定位和環(huán)境建模是研究的關(guān)鍵部分。本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)如下：第一章：緒論。在閱讀大量文獻的前提下，介紹了智能物流車輛系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，以及智能物流車輛在自動物流運輸中的應(yīng)用與發(fā)展。第二章：控制系統(tǒng)方案。本章介紹了本車使用元器件過程中的論證與選擇過程，建立了整體的控制流程圖，整理了整車的主要控制方案思路。第三章：程序與算法方案?？刂乒こ痰暮诵乃惴ㄔ谟赑ID的合理應(yīng)用，本章簡要介紹了本文中使用PID算法的思路，為程序部分打下了基礎(chǔ)。第四章：機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。本章介紹了本車在機械設(shè)計中的思路，以及整體結(jié)構(gòu)的搭建，為后續(xù)的運動學(xué)模型的建立鋪平了道路，重點介紹了實現(xiàn)智能物流車的關(guān)鍵技術(shù)點。第五章：本章為全文的核心章節(jié)，在選取了合適的元器件后，如何將軟硬件進行合理地結(jié)合是實現(xiàn)小車正常運行的關(guān)鍵。首先對主要元器件進行了仿真，研究了各接口的位置，并編寫了相應(yīng)的程序，再將程序合理地串聯(lián)起來，形成完整的控制路徑。第六章：智能物流車輛系統(tǒng)的實際調(diào)試與運行。將整個任務(wù)流程進行分割，多次測試并進行數(shù)據(jù)記錄，以檢測程序上的不合理性并對其加以修正。第2章系統(tǒng)理論分析及計算2.1控制算法理論分析系統(tǒng)采用PID算法控制電動機的旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)電動機開始工作時，編碼器收集當(dāng)前的擺動狀態(tài)并將其與先前的狀態(tài)進行比較以逐漸穩(wěn)定轎廂運動。增量PID算法由的值組成汽車驅(qū)動系統(tǒng)在不同時間，不同條件下的旋轉(zhuǎn)角度，以及比例，積分和差異。電機轉(zhuǎn)角比例P：調(diào)整電機轉(zhuǎn)角比例，比例越大調(diào)整越快，但不能太大。角度誤差積分I：使系統(tǒng)更加精確。增加積分調(diào)節(jié)會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性并減慢動態(tài)響應(yīng)。因為風(fēng)擺系統(tǒng)的要求是更快速，穩(wěn)定地完成對改造系統(tǒng)的控制因此，對風(fēng)擺系統(tǒng)進行整體調(diào)整的必要性不是那么重要，這是為了確保在不需要時不影響系統(tǒng)。角度微分D：微分作用可以實時反映風(fēng)速系統(tǒng)擺動位置的變化率，即角速度。由于一定程度的可預(yù)測性，預(yù)測的偏差變化趨勢可以導(dǎo)致先進的控制，因此，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。微分調(diào)節(jié)的目的是通過為微分時間選擇合適的時間來減少調(diào)節(jié)時間[16]。對于智能物流車系統(tǒng)，系統(tǒng)誤差是給定值與姿態(tài)角實時反饋之間的差值。系統(tǒng)通過占空比PWM調(diào)速系統(tǒng)計算出的輸出可調(diào)節(jié)直流電機的速度。通過單片機的處理直接作用于被控對象上，最終達到控制效果。此過程中控制質(zhì)量的關(guān)鍵在于增量PID控制算法中的比例系數(shù)，積分時間和微分時間的設(shè)定[17]。2.2控制算法應(yīng)用分析對于本設(shè)計我們采用的是PID數(shù)字式算法。數(shù)字式PID控制算法主要有位置式PID和增量式PID兩大類型。2.2.1位置式PID算法用矩形積分時有：(2-1)用差分代替微分：(2-2)PID控制器：(2-3)將上述三式整合即為PID位置算法：(2-4)其中，系統(tǒng)應(yīng)增加的輸出；為比例系數(shù)；積分時間；微分時間；第次采樣的誤差；第次采樣的誤差；第次采樣的誤差；上式中的結(jié)論是數(shù)字PID的非遞歸形式，其被稱為全量算法。該算法導(dǎo)出控制量的全部輸出，其是控制量的絕對值。所以這個算法被稱為PID位置控制[18]。2.2.2增量式PID算法當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量時，需要用到PID增量式算法。由位置算法求出：(2-5)再求出：(2-6)2.3本章小結(jié)本章簡要介紹了控制算法。不難發(fā)現(xiàn)數(shù)字PID算法可以滿足大多數(shù)控制要求，并使風(fēng)擺系統(tǒng)更快，更穩(wěn)定地完成相應(yīng)的軌跡。在本系統(tǒng)中，我使用的數(shù)字增量PID算法方便，易懂，快速，具有良好的動態(tài)運行效果，對于受控系統(tǒng)來說是非常合理的。物流車控制系統(tǒng)方案3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計控制器使用單片機作為整個系統(tǒng)的控制核心，并使用顯示模塊設(shè)置系統(tǒng)功能并觀察整個系統(tǒng)的輸入和輸出值的變化。編碼器用于實時檢測當(dāng)前速度，以便系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前角度將執(zhí)行命令發(fā)送到功率設(shè)備。對于整個功率設(shè)備，使用四個直流電動機，這也是系統(tǒng)中的受控對象，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2主控板模塊的論證與選擇方案一：STC89C52微控制器。STC89C52具有功耗低、計算速度快、抗干擾能力強等特點。該芯片包含8k空間閃存只讀內(nèi)存、256字節(jié)的隨機訪問數(shù)據(jù)存儲器、32個I/O端口和2個16位程序計時器計數(shù)器。該指令系統(tǒng)與傳統(tǒng)的8051系列單芯片指令系統(tǒng)兼容，降低了系統(tǒng)軟件設(shè)計的難度。然而，由于其運行速度慢，I/O端口功能少，不能滿足設(shè)計要求。方案二：AVR單片機。AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內(nèi)置Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精簡指令集高速8位單片機?？梢詮V泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。但是指令系統(tǒng)復(fù)雜，位操作不方便。方案三：STM32單片機。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARMCortex?-M0，M0+，M3,M4和M7內(nèi)核。擁有最多112個的快速I/O端口，最多11個定時器以及最多13個通信接口，運行速度快，處理能力強，可使用更多的傳感器。綜合以上三種方案，選擇方案三：STM32單片機。3.3電機驅(qū)動模塊的論證與選擇方案一：L298N驅(qū)動器芯片。L298N芯片是一種更常用的電機驅(qū)動芯片。該芯片具有兩個TTL/CMOS兼容的輸入電平，具有良好的抗干擾性能，信號可由單芯片I/O端口提供，電路簡單，使用方便，穩(wěn)定，但過載電流小，行駛速度相對較慢。方案二：BTS7960驅(qū)動器芯片。H-bridge驅(qū)動電路由雙BTS7960組成，可在極端條件下達到43A超大電流輸出，封裝散熱能力強，擺擺率高，驅(qū)動和制動效果強，過壓保護降低故障率。所以基于上述理論分析和實際情況，電機驅(qū)動模塊選用方案二：BTS7960驅(qū)動芯片。3.4循跡模塊的選擇與論證方案一：TCRT5000模塊。TCRT5000紅外光電傳感器是紅外反射光電開關(guān)。該傳感器由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。輸出信號由施密特電路形成，該電路穩(wěn)定可靠，價格便宜。方案二：RPR-220模塊。RPR-220是一種集成的反射光探測器。發(fā)射機是一種砷化紅外發(fā)光二極管，接收器是高靈敏度硅平面光晶體管。內(nèi)置的可見光濾光片可以減少離散光的影響，但價格較高。由于本題需要使用較多循跡模塊，方案一性能已滿足要求。綜合以上兩種方案，選擇方案一。3.5顯示模塊的選擇與論證當(dāng)我們調(diào)試和監(jiān)視控制系統(tǒng)時，顯示模塊的存在是必不可少的。正確的顯示模塊將使調(diào)試過程特別順暢，方便，并有利于必要的說明。方案一：使用TFT觸摸屏，顯示器信息量大，可以處理彩色圖像，分辨率高，可以串聯(lián)和并聯(lián)使用。但是，由于復(fù)雜的程序調(diào)試，并行模式下占用更多的模型，更多的資源以及昂貴的串行屏幕，因此這不是最佳解決方案。方案二：使用1602液晶。1602LCD尺寸小且易于插入；但是，它顯示的信息量比其他LCD少，并且沒有中文字體庫。方案三：使用12864液晶。該液晶顯示器信息量大，中文字體庫，字跡清晰美觀；它更適合菜單顯示，使我們的控制系統(tǒng)更直觀。此外，該顯示可以串行模式工作，需要一條時鐘線，一條數(shù)據(jù)線和兩條電源線，以節(jié)省更多的I/O端口和資源?？紤]到上面的討論和該設(shè)計的應(yīng)用，我將LCD12864顯示屏用作顯示設(shè)備。3.6本章小結(jié)在本章中，我們選擇了系統(tǒng)中使用的設(shè)備。不難發(fā)現(xiàn)，單片機，電機驅(qū)動器，循跡模塊和顯示屏可以起到很好的作用。單片機內(nèi)部資源豐富，可以滿足所有要求。編碼器具有很高的精度。它可以準(zhǔn)確地測量旋轉(zhuǎn)角度。驅(qū)動器的電源電壓和電流非常大，可以滿足主題的要求，這是本設(shè)計中選擇器件的問題。第4章系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)4.1底板設(shè)計物流車的底板采用亞克力板材料，這種材料易于加工，并且在保持強度的同時具有良好的韌性。最重要的是使車身盡可能輕，以延長電池壽命。亞克力板材料恰恰符合條件，它的結(jié)構(gòu)均是在激光切割機上切割而成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示。其中之一是轉(zhuǎn)向齒輪槽，將轉(zhuǎn)向齒輪的齒輪端向上固定。舵體積的2/3可以隱藏在底板下方。在確保穩(wěn)定性的同時為其他模塊節(jié)省了空間；2是車輪的凹槽。這種設(shè)計允許將兩個輪子嵌入底板中，從而最大程度地增大底板的面積。它還在前后結(jié)合了一對通用球體，形成了十字形結(jié)構(gòu)，確保了身體的光滑度。也就是說，滿功率要求也減輕了車輛的重量；3是M6通孔，其功能是將機械臂的旋轉(zhuǎn)軸固定在物流車輛的底板上;4是方孔，可讓引線從下方穿過。避免了故障并改善了車輛的美學(xué)外觀；5是M3通孔。每個零件都通過螺柱和螺母安裝在底板上。圖4-1底板設(shè)計圖4.2模塊布局每個模塊的布局是否合理直接決定了物流車輛的空間利用率，空間利用率是否合理也直接決定了物料的利用率，從而影響了整車的成本。同時，也提高了物流車輛的外觀水平。根據(jù)運動，模塊的形狀和尺寸進行布局。物流車輛前方有4個間距為2cm的循跡傳感器。側(cè)面有一個顏色傳感器確定后勤車輛的停車位置，底板的左后方保留傳感器模塊的位置，機械臂的安裝位置。因此，它安裝在物流車輛的右前方。將主要電源的位置保留在與傳感器對稱的右后方。固定在物流車輛的底板上，二維碼掃描模塊放置在專用夾具上，并用控制機械爪固定在轉(zhuǎn)向器上，因此掃描靈活，然后是最重要的控制板，擴展板和兩個減壓板通過36mm的銅柱組合在一起，形成上下三層，便于調(diào)節(jié)。由于電池占了重量的很大一部分，因此請在底板下方用專用夾具固定電池。此時，所有主要模塊均具有合理的安裝位置，并且物流車的尺寸，重量，外觀和成本均處于最佳水平。擺放示意圖如圖4-2，4-3所示。圖4-2主控制板示意圖圖4-3驅(qū)動板接線示意圖4.3機械臂與機械爪考慮到物流車輛的總體成本和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，物流車輛采用了MK2機械臂的抓持方法。機械臂的整體結(jié)構(gòu)通過螺栓和螺母固定在底座上，旋轉(zhuǎn)軸通過M6螺紋固定在基板上3的位置，兩個MG995轉(zhuǎn)向器通過機械臂的兩側(cè)固定。螺栓和螺母來控制機械臂的膨脹。MK2機械臂的結(jié)構(gòu)非常簡單。當(dāng)使用3D打印制作機械臂的零件時，組裝和調(diào)試過程將很容易。機械臂部分是車輛的最大結(jié)構(gòu)。使用ABS塑料進行3D打印可以有效地減輕物流車輛的重量并延長使用壽命。機械爪是獨立設(shè)計和加工的。首先，應(yīng)設(shè)計一個用于使機械爪張開的轉(zhuǎn)向齒輪槽，并與機械臂緊密連接。轉(zhuǎn)向器和機械臂的槽通過嵌入和螺栓固定。兩端留有螺絲孔，用于將轉(zhuǎn)向器固定在轉(zhuǎn)向器槽上。這部分也是通過3D打印制成的，然后是爪的設(shè)計，這是一個由銅柱連接的兩層結(jié)構(gòu)，考慮了可以通過激光切割直接從板上加工爪子。機械爪擺放示意圖如圖4-3所示。圖4-4機械爪安裝圖4.4場地路徑圖倉儲作業(yè)場地示意圖如圖4-5所示，其邊界2440*2440mm，設(shè)置起點、窄橋、上貨區(qū)、減速帶、卸貨區(qū)、終點、環(huán)形軌跡線和引導(dǎo)線等。窄橋（包括上貨區(qū)）、減速帶和卸貨區(qū)分別處于圖4-5左段、下段和右段的直線軌跡線區(qū)域。圖4-5場地設(shè)計圖4.5本章小結(jié)物流車大體結(jié)構(gòu)是由四個6V電機帶動的車輪組成底板，在物流車的后方安裝電源，以保證重心的穩(wěn)定，防止下橋時重心過于靠前導(dǎo)致翻車。然后將所有的模塊通過合理的布局固定在底板之上最后將機械爪安裝在預(yù)留的位置上以實現(xiàn)抓取效果。整車如圖4-6所示。圖4-6整車示意圖第5章軟件及硬件設(shè)計5.1系統(tǒng)程序流程圖啟動汽車后，直行，汽車右側(cè)的紅外管檢測到轉(zhuǎn)彎線，然后向左轉(zhuǎn)彎。在進入轉(zhuǎn)彎線之前，左側(cè)的紅外管會檢測到內(nèi)環(huán)2CM的黑線，然后向內(nèi)轉(zhuǎn)彎，如果紅外線反射在管上，則往外轉(zhuǎn)彎。檢測到第一條引導(dǎo)線后，光電測距傳感器進行距離檢測，判斷貨物與貨箱位置，引導(dǎo)機械臂進行抓取。同時，經(jīng)過引導(dǎo)線時右邊的紅外對管檢測并計數(shù)，當(dāng)進入到第二條引導(dǎo)線時，右邊紅外對管檢測到黑線的次數(shù)為4，檢測完3條引導(dǎo)線，計到的次數(shù)則為6，此時直走而減速循跡外環(huán)返回終點。系統(tǒng)程序流程圖如圖5-1所示，主程序如下：intmain(void){ Stm32_Clock_Init(9);//=====系統(tǒng)時鐘設(shè)置 delay_init(72);//=====延時初始化 JTAG_Set(JTAG_SWD_DISABLE);//=====關(guān)閉JTAG接口 JTAG_Set(SWD_ENABLE);//=====打開SWD接口可以利用主板的SWD接口調(diào)試 LED_Init();//=====初始化與LED連接的硬件接口 KEY_Init();//=====按鍵初始化 OLED_Init();//=====顯示屏初始化 USART_Config(); USART_Config1(); USART_Config2(); //uart_init(72,9600);//=====串口1初始化 //uart2_init(36,9600);//=====串口2初始化//uart4_init(36,9600);//=====串口3初始化 Encoder_Init_TIM2();//=====編碼器接口 Encoder_Init_TIM3();//=====編碼器接口 Encoder_Init_TIM4();//=====初始化編碼器C Encoder_Init_TIM5();//=====初始化編碼器D Adc_Init();//=====adc初始化 MiniBalance_PWM_Init(7199,0);//=====初始化PWM10KHZ，用于驅(qū)動電機 //if(KEY==0)Flash_Read();//=====讀取Flash里面的參數(shù)EXTI_Init();//=====MPU60505ms定時中斷初始化EXTI_Init1();圖5-1系統(tǒng)程序流程圖5.2TCRT5000循跡子系統(tǒng)設(shè)計黑線檢測的原理是紅外發(fā)射器向道路傳輸光，而紅外光在與地面接觸時被反射，接收器接收到反射光，該反射光在經(jīng)過比較器整形后較低。而當(dāng)紅外光發(fā)射后遇到本設(shè)計中使用的絕緣黑膠帶時，紅外光被黑線吸收，接收管無法接收反射光，經(jīng)比較器整形后輸出控制面板通過檢測相應(yīng)I/O的輸入狀態(tài)來識別路徑信息。初始化主功能時初始化20Hz硬件定時中斷，其中讀取DIO_8。DIO_9兩種IO引腳狀態(tài)和DIO_8。向左移動一個位置，然后移至DIO_9。將相位和操作的結(jié)果分配給全局變量State。當(dāng)State=0時，左右兩側(cè)均未檢測到黑線，并且轎廂執(zhí)行前進動作。當(dāng)狀態(tài)=1時，左側(cè)紅外跟蹤模塊檢測到黑線，并且汽車向右旋轉(zhuǎn)，直到狀態(tài)值更改為止；當(dāng)狀態(tài)=2時，與上面相同；在左右兩側(cè)都檢測到黑線（黑線應(yīng)為橫向引導(dǎo)線），指示汽車通過了引導(dǎo)線，LineCount值加1。TCRT5000傳感器的紅外發(fā)射二極管持續(xù)發(fā)射紅外線。當(dāng)發(fā)射的紅外射線沒有反射回來或反射回，但強度不夠大，紅外接收管已處于關(guān)閉狀態(tài)，模塊輸出端處于低水平，二極管已熄滅；當(dāng)檢測到的物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外光線反射回來，強度足夠大，紅外接收管飽和。此時，模塊的輸出端較高，表示二極管已亮起。其內(nèi)部電路如圖5-2所示，程序如下：圖5-2TCRT5000循跡子系統(tǒng)原理圖if((xunjijiance==0)&&(heixian!=11)){ if((heixian==0)||(heixian==5)||(heixian==6)||(heixian==9)){ Target_A=5; Target_B=5; Target_C=5; Target_D=5; } else{ Target_A=20; Target_B=20; Target_C=20; Target_D=20; } } if((xunjijiance==2)&&(heixian!=11)){ Target_A=-5; Target_B=-5; Target_C=5; Target_D=5; } if((xunjijiance==3)&&(heixian!=11)){ Target_A=5; Target_B=5; Target_C=-5; Target_D=-5; } if((xunjijiance==5)&&(heixian!=11)){ if((heixian==0)||(heixian==5)||(heixian==6)||(heixian==9)){ Target_A=5; Target_B=5; Target_C=5; Target_D=5; } else{ Target_A=20; Target_B=20; Target_C=20; Target_D=20; } } if(wukuai==1){ Target_A=0; Target_B=0; Target_C=0; Target_D=0; //if(heixian==5) //{ Uart_SendCMD(0x03,0,0x03); //Delay_Ms(200000);//heixian=6; } //} if(wukuai==3){ Target_A=0; Target_B=0; Target_C=0; Target_D=0; }5.3電機驅(qū)動模塊電路及其程序設(shè)計可提供5V電源輸出，開關(guān)穩(wěn)壓，SEN端口是整個板子的使能，可同時控制6個半橋，SAIN至SDIN端口分別控制ABCD四個電機，ADC是通過精密電阻分壓，讓單片機采集供電電壓。單片機輸出PWM波，每一組PWM波用來控制一個電機的速度，另外二個I/O口可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，如圖5-3所示。在程序上，采用定時器1和定時器3，分別產(chǎn)生2個10位的快速PWM波形，在分別由OCR1B,OCR3A,OCR3B控制輸出的占空比，從而來調(diào)節(jié)直流電機的速度，驅(qū)動器外設(shè)電路圖如圖5-3，程序如下所示：// if(a==1)// {// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x55);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x55);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x05);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x06);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x01);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x01);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x00);// a=2;// } Encoder_A=Read_Encoder(2); //===讀取編碼器的值 Position_A+=Encoder_A; //===積分得到速度 Encoder_B=Read_Encoder(3); //===讀取編碼器的值 Position_B+=Encoder_B; //===積分得到速度 Encoder_C=-Read_Encoder(4); //===讀取編碼器的值 Position_C+=Encoder_C; //===積分得到速度 Encoder_D=-Read_Encoder(5); //===讀取編碼器的值 Position_D+=Encoder_D; //===積分得到速度 Led_Flash(100); //===LED閃爍;常規(guī)模式1s改變一次指示燈的狀態(tài) //Voltage_All+=Get_battery_volt(); //多次采樣累積 //if(++Voltage_Count==100)Voltage=Voltage_All/100,Voltage_All=0,Voltage_Count=0;//求平均值獲取電池電壓 //f(CAN_ON_Flag==1||Usart_ON_Flag==1)CAN_N_Usart_Control();//接到串口或者CAN遙控解鎖指令之后，使能CAN和串口控制輸入 if(RC_Velocity>0&&RC_Velocity<15)RC_Velocity=15; //避免電機進入低速非線性區(qū) jiance();圖5-3驅(qū)動器外設(shè)電路5.4顯示屏的電路設(shè)計與程序在智能物流車控制系統(tǒng)中所用到的顯示屏為LCD12864，接線方式為串口方式，并且用到兩個，一個為系統(tǒng)的監(jiān)測屏，另外一個為編碼器的檢測，兩塊顯示屏接線時分別將數(shù)據(jù)端口與時鐘端口接到單片機的任意兩個IO端口，圖5-4所示為顯示屏的接線，程序如下所示。圖5-4顯示屏接線5.5本章小結(jié)在本章節(jié)中，所有內(nèi)容要求均通過程序得到了很好的控制，編碼器可以精確讀取電機的轉(zhuǎn)速，電機驅(qū)動可在接線之后順利驅(qū)動小車的運行，液晶顯示可以顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)，車輛可以沿著軌跡線正常循跡，算法程序也有了很好的應(yīng)用。系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)6.1數(shù)據(jù)記錄物流車輛從起點引導(dǎo)線出發(fā)，通過語音播報"離開起點"，沿著黑色線循跡直到引導(dǎo)線。測試結(jié)果如表6-1所示。表6-1物流車啟動至引導(dǎo)線測試時間（s）語音播報偏差距離（cm）第一次測試8正常0第二次測試10正常1第三次測試7正常0物流車到達第一條引導(dǎo)線后，開始上橋，并播報“開始上橋”。測試結(jié)果如表6-2所示。表6-2物流車上橋測試時間（s）語音播報偏差距離（cm）第一次測試3正常2第二次測試3正常-2第三次測試4正常1物流車到達第二條引導(dǎo)線，到達橋面完成上橋動作。此時開始緩慢前進，條碼掃描模塊對貨物條形碼進行掃描。當(dāng)檢測到目標(biāo)條形碼時，停止前進，機械爪抓取貨物。測試結(jié)果如表6-3所示。表6-3物流車掃碼與裝貨測試時間（s）條碼掃描偏差距離（cm）第一次測試6成功失敗第二次測試7成功成功第三次測試8成功成功貨物抓取結(jié)束后，語音播報“裝載成功”，并緩慢前進，此舉是防止速度過快導(dǎo)致重心不穩(wěn)，引發(fā)翻車。測試結(jié)果如表6-4所示。表6-4物流車下橋測試時間（s）語音播報偏差距離（cm）第一次測試6正常3第二次測試8正常0第三次測試5正常1物流車到達減速帶前的引導(dǎo)線，語音播報“駛?cè)霚p速帶”，保持直行姿態(tài)通過無循跡線的減速帶。通過減速帶之后適當(dāng)提速，繼續(xù)沿著循跡線前進。測試結(jié)果如表6-5所示。表6-5減速帶通過測試時間（s）語音播報偏差距離（cm）第一次測試7正常3第二次測試10正常2第三次測試9正常4物流車到達卸貨區(qū)引導(dǎo)線后，開始減速，將物料釋放到指定區(qū)域。物料釋放完成后，語音播報“卸貨成功”并回到終點，準(zhǔn)備進行下一輪分揀。測試結(jié)果如表6-6所示。表6-6卸貨測試時間（s）語音播報物料釋放偏差距離（cm）第一次測試12正常失敗4第二次測試15正常成功2第三次測試13正常成功26.2本章小結(jié)在本章中，我們對系統(tǒng)的功能進行了測試，可以看出小車能夠較好的完成較復(fù)雜條件下的各項任務(wù)，循跡正常，無較大距離偏差，且完成任務(wù)的時間較快，同時保持了比較好的穩(wěn)定性，達到本設(shè)計的任務(wù)要求。結(jié)論經(jīng)過調(diào)試過程中的多次測試，在規(guī)定允許的小范圍誤差內(nèi)，本智能物流車系統(tǒng)基本完成了所需要的控制任務(wù)。在測試中，該系統(tǒng)展現(xiàn)了良好的線性變化規(guī)律與慣性運動，使各項功能得到完善。由測試數(shù)據(jù)可以得到，在每一項數(shù)據(jù)中都會有相應(yīng)的誤差難以消除。分析主要有四個原因：一是參數(shù)設(shè)置不夠好，這是最基本的；二是機械結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，造成系統(tǒng)在運動過程中振動，這種干擾在系統(tǒng)中難以消除；三是控制器通信存在時滯，難以消除；第四點是測量中可能存在一定的誤差。不過，上述中的誤差都是不可避免的，我們在實際調(diào)試中可大多忽略。在設(shè)計智能物流車系統(tǒng)時，要明確智能車系統(tǒng)屬于自動控制中的一個典型代表，所以若要完成智能車系統(tǒng)的控制，就必須明確自動控制原理的部分內(nèi)容，如正反饋，負反饋，串并級調(diào)節(jié)，開環(huán)與閉環(huán)控制的部分內(nèi)容。接下來便是算法的原理及使用，本系統(tǒng)中的算法，采用PID算法。PID分別代表比例積分微分三個變量，通過改變?nèi)齻€變量來實現(xiàn)對輸出速度的控制，進而實現(xiàn)被控對象的穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性，快速性。通過本次設(shè)計的結(jié)果我們不難發(fā)現(xiàn)，PID參數(shù)在整定好的情況下，對于控制系統(tǒng)的輸出有著非常好的效果。在控制器方面，我所選用的是STM32芯片，該控制器穩(wěn)定性高，輸出引腳多，內(nèi)部資源豐富，降低了系統(tǒng)開發(fā)的困難。主要用到的資源有IO口的配置，中斷，定時器，I2C通訊，AD轉(zhuǎn)換等程序的寫法，并應(yīng)用在智能車控制系統(tǒng)中。例如，使用定時器輸出pwm波形，控制電機的啟停與轉(zhuǎn)速，使用AD轉(zhuǎn)換與I2C通訊來控制姿態(tài)角的輸出數(shù)值。經(jīng)過實際的驗證以上配置均可由程序?qū)懗?，并且比較合適的完成本次設(shè)計的要求。在使用的器材方面，顯示裝置LCD12864和電機驅(qū)動BTS7960驅(qū)動器，此驅(qū)動器采用了雙H橋電路原理，并且可以完成任務(wù)中要求的功能。道路循跡上，使用TCRT5000，可以在試運行期間調(diào)整紅外發(fā)光管負極和GND的電阻（范圍為100~550歐姆）和光晶體管發(fā)射體與GND（范圍5~20K）之間的電阻值，使測試性能達到最后期限。對于我所使用的TCRT5000，設(shè)置200歐姆和10K更合適。在智能物流車輛系統(tǒng)的設(shè)計中，所采用的原理問題，如跟蹤控制，PID控制等，起到了很好的作用。當(dāng)汽車在行駛時，對應(yīng)于每個不同位置的跟蹤參數(shù)是不同的。根據(jù)跟蹤參數(shù)的不同，可以實時調(diào)節(jié)四個直流電動機的啟動，停止，速度等參數(shù)。在調(diào)試過程中，必須準(zhǔn)確測試運動軌跡兩個方向的參數(shù)，例如幅度，頻率和相位。通過獲得的參數(shù)，建立了兩個方向上的運動方程。最后，我們可以根據(jù)運動方程合成的圖來獲得所需的軌跡。最后，調(diào)整PID算法。確定數(shù)字增量算法后，調(diào)整三個參數(shù)。PID的三個參數(shù)代表了系統(tǒng)的速度，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。但是，可以發(fā)現(xiàn)這三個指標(biāo)是矛盾的。如果它們太快，則可能導(dǎo)致不穩(wěn)定。如果它們太穩(wěn)定，則可能導(dǎo)致不適。因此，有必要根據(jù)項目本身的實際需要合理調(diào)整參數(shù)值。在此設(shè)計中，我使用試錯法。該方法簡單易行，效果迅速，節(jié)省時間，控制系統(tǒng)方便。以上則是我在本次設(shè)計中得出的結(jié)論。 參考文獻[1] 曾應(yīng)昆,向剛.自動化物流系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新的綜合效益評價[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報,2001,26(3):47-51.[2] 吳偉濤.物流搬運AGV的總體方案及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].沈陽理工大學(xué),2013.[3] 趙臣,王剛.我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)[J]機器人技術(shù)與應(yīng)用,2009,(02):8-13.[4] 朱明華.自動化倉儲系統(tǒng)AGV路徑規(guī)劃算法的研究與仿真[D].江蘇大學(xué),2006.[5] 孫奇.AGV系統(tǒng)路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D].浙江大學(xué),2012.[6] 賀麗娜.AGV系統(tǒng)運行路徑優(yōu)化技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué),2011.[7] 蘇霞,李偉光.FMS中自動導(dǎo)引車路徑規(guī)劃[J].機械設(shè)計與制造,2015,(01):201-203[8] 丁寅.基于遺傳和蟻群的自適應(yīng)路徑規(guī)劃算法研究[D].華中科技大學(xué),2012.[9] 自動化立體倉庫中單AGV的路徑規(guī)劃的分析和實現(xiàn),/html/2015/1229/32194233.shtm[10] 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//電壓采樣相關(guān)變量longintPosition_A,Position_B,Position_C,Position_D,Rate_A,Rate_B,Rate_C,Rate_D;//PID控制相關(guān)變量intEncoder_A_EXTI;//通過外部中斷讀取的編碼器數(shù)據(jù)longintMotor_A,Motor_B,Motor_C,Motor_D;//電機PWM變量longintTarget_A,Target_B,Target_C,Target_D;//電機目標(biāo)值intVoltage;//電池電壓采樣相關(guān)的變量charShow_Data_Mb;//全局顯示變量，用于顯示需要查看的數(shù)據(jù)u8delay_50,delay_flag;//延時相關(guān)變量u8Run_Flag=0; //藍牙遙控相關(guān)變量和運行狀態(tài)標(biāo)志位u8CAN_ON_Flag=0,Usart_ON_Flag=0,Usart_Flag,PID_Send,Flash_Send;//CAN和串口控制相關(guān)變量charrxbuf[10],Urxbuf[10];u8txbuf[8],txbuf2[8],Turn_Flag;//CAN發(fā)送相關(guān)變量floatPitch,Roll,Yaw,Move_X,Move_Y,Move_Z;//三軸角度和XYZ軸目標(biāo)速度u16PID_Parameter[10],Flash_Parameter[10];//Flash相關(guān)數(shù)組float Position_KP=40,Position_KI=0,Position_KD=40;//位置控制PID參數(shù)floatVelocity_KP=10,Velocity_KI=10; //速度控制PID參數(shù)intRC_Velocity=45,RC_Position=10000,Z_Position=36000;//設(shè)置遙控的速度和位置值staticintSend_buf[10]={0};inta,b,aa,bb,cc;voidDelay_Ms(intz){intx=0,y=0;for(x=110;x>0;x--)for(y=z;y>0;y--);}voidSendCmd(intlen){inti=0;Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,0x7E); for(i=0;i<len;i++)//?? {Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,Send_buf[i]);} Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,0xEF);//?? }voidDoSum(int*Str,intlen){intxorsum=0;inti;for(i=0;i<len;i++){xorsum=xorsum+Str[i];}xorsum=0-xorsum;*(Str+i)=(int)(xorsum>>8); *(Str+i+1)=(int)(xorsum&0x00ff);}voidUart_SendCMD(intCMD,intfeedback,intdat){Send_buf[0]=0xff;//????Send_buf[1]=0x06;//?? Send_buf[2]=CMD;//???? Send_buf[3]=feedback;//?????? Send_buf[4]=(int)(dat>>8);//datah Send_buf[5]=(int)(dat);//datal DoSum(&Send_buf[0],6);//?? SendCmd(8);//?????? }intmain(void){ Stm32_Clock_Init(9);//=====系統(tǒng)時鐘設(shè)置 delay_init(72);//=====延時初始化 JTAG_Set(JTAG_SWD_DISABLE);//=====關(guān)閉JTAG接口 JTAG_Set(SWD_ENABLE);//=====打開SWD接口可以利用主板的SWD接口調(diào)試 LED_Init();//=====初始化與LED連接的硬件接口 KEY_Init();//=====按鍵初始化 OLED_Init();//=====OLED初始化 USART_Config(); USART_Config1(); USART_Config2(); //uart_init(72,9600);//=====串口1初始化 //uart2_init(36,9600);//=====串口2初始化//uart4_init(36,9600);//=====串口3初始化 Encoder_Init_TIM2();//=====編碼器接口 Encoder_Init_TIM3();//=====編碼器接口 Encoder_Init_TIM4();//=====初始化編碼器C Encoder_Init_TIM5();//=====初始化編碼器D Adc_Init();//=====adc初始化 MiniBalance_PWM_Init(7199,0);//=====初始化PWM10KHZ，用于驅(qū)動電機 //if(KEY==0)Flash_Read();//=====讀取Flash里面的參數(shù)EXTI_Init();//=====MPU60505ms定時中斷初始化EXTI_Init1();//rx_queue_init(); a=1; //usart3_send(0x55);////usart3_send(0x55);//usart3_send(0x05);//usart3_send(0x06);//usart3_send(0x01);//usart3_send(0x01);//usart3_send(0x00); while(1) { oled_show();// if(a==1)// {// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x55);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x55);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x05);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x06);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x01);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x01);// Usart_SendByte(DEBUG_USARTx1,0x00);// a=2;// } Encoder_A=Read_Encoder(2); //===讀取編碼器的值 Position_A+=Encoder_A; //===積分得到速度 Encoder_B=Read_Encoder(3); //===讀取編碼器的值 Position_B+=Encoder_B; //===積分得到速度 Encoder_C=-Read_Encoder(4); //===讀取編碼器的值 Position_C+=Encoder_C; //===積分得到速度 Encoder_D=-Read_Encoder(5); //===讀取編碼器的值 Position_D+=Encoder_D; //===積分得到速度 Led_Flash(100); //===LED閃爍;常規(guī)模式1s改變一次指示燈的狀態(tài) //Voltage_All+=Get_battery_volt(); //多次采樣累積 //if(++Voltage_Count==100)Voltage=Voltage_All/100,Voltage_All=0,Voltage_Count=0;//求平均值獲取電池電壓 //f(CAN_ON_Flag==1||Usart_ON_Flag==1)CAN_N_Usart_Control();//接到串口或者CAN遙控解鎖指令之后，使能CAN和串口控制輸入 if(RC_Velocity>0&&RC_Velocity<15)RC_Velocity=15; //避免電機進入低速非線性區(qū) jiance(); if((xunjijiance==0)&&(heixian!=11)){ if((heixian==0)||(heixian==5)||(heixian==6)||(heixian==9)){ Target_A=5; Target_B=5; Target_C=5; Target_D=5; } else{ Target_A=20; Target_B=20; Target_C=20; Target_D=20; } } if((xunjijiance==2)&&(heixian!=11)){ Target_A=-5; Target_B=-5; Target_C=5; Target_D=5; } if((xunjijiance==3)&&(heixian!=11)){ Target_A=5; Target_B=5; Target_C=-5; Target_D=-5; } if((xunjijiance==5)&&(heixian!=11)){ if((heixian==0)||(heixian==5)||(heixian==6)||(heixian==9)){ T