本发明属于物流设备技术领域，尤其涉及一种现代物流中AGV小车的导航模糊控制方法。
背景技术：
在现代物流业、制造业应用广泛，世界很多发达国家都极为重视自动导引小车的研究开发。它不仅可以作为智能化的运输工具，从繁重、枯燥的搬运工作中解放劳动力，降低企业成本，而且可以在复杂、危险的环境中相互配合完成组装加工，极大的提高生产效率。技术日益进步的今天，智能物流小车在导航、路径规划等方面还存在一定的不足，要想实现小车快速导航、路径规划以及稳定运行，许多问题还有待进一步研究。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种现代物流中AGV小车的导航模糊控制方法。本发明针对AGV小车导航控制方法问题，提出了一种AGV小车的模糊控制方法；利用模糊逻辑控制和超声波传感应器，通过模糊规则的推理过程来实现AGV小车的自动导航。从而实现小车在现代物流工作中进行稳定的导航。本设计发明将从AGV小车导航模糊控制方法进行改进和完善。
本发明是通过如下技术方案实现的，本发明一方面提供一种现代物流中 AGV小车的导航模糊控制方法，包括以下步骤：
第一步，输入输出变量的确定；将行驶轨迹偏离和偏离率作为输入变量， 小车左侧驱动轮电机转速增量作为输出变量；
第二步，确定各变量论域以及模糊语言值；小车偏离量的论域为{-30，-20，-10，0，10，20，30}；小车偏离量率论域为{-30，-20，-10，0，10，20，30}； 小车左侧驱动轮电机转速增量论域范围为{-3，-2，-1,0，1，2，3}；
第三步，确定各变量的隶属度函数；为了更准确地表示外界环境的不确定 性，针对每个语言变量都选取了一个合适的隶属度函数；
第四步，建立模糊控制规则；根据实际测试和经验得出下模糊规则表；
第五步，输入、输出量量化；输入量小车偏离由量化因子K＝60/30＝2可 得到以下控制量：小车左偏60cm到右边60cm：小车偏离率由量化因子 K＝60/30＝2可得到以下控制量：左偏离率60cm/s到右偏离率60cm/s；输出量 小车左侧驱动轮电机转速增量由量化因子K＝30/3＝10量化可得以下控制量： 左侧电机转速增量负30rad/s到正30rad/s；
第六步，去模糊化；控制量可由输出Ui的隶属度函数加权平均判决法得 到，即：
作为优选，第二步中，各变量对应的模糊语言值如下：
其中，ZD表示偏左大，ZZ表示偏左，ZS表示偏左小，W表示不偏离， SS表示偏右小，SZ表示偏右，SD表示偏右大，ZT表示左侧驱动轮电机转 速增量正特大，ZB表示左侧驱动轮电机转速增量正大，ZJ表示表示左侧驱 动轮电机转速增量正较小，J表示左侧驱动轮电机转速增量为0，FJ表示左侧 驱动轮电机转速增量负较小，FB表示左侧驱动轮电机转速增量负大，FT表 示左侧驱动轮电机转速增量负特大。
作为优选，第四步中；根据实际测试和经验得出下模糊规则表；以小车偏离率左偏较大为例：
当小车偏离率左偏大时，如果小车左偏大，则小车左侧驱动轮电机转速增量正特大；如果小车左偏，则小车左侧驱动轮电机转速增量正特大；如果小车左偏较小，则小车左侧驱动轮电机转速增量正大；如果小车不偏离，则小车左侧驱动轮电机转速增量正较大；如果小车右偏小，则小车左侧驱动轮电机转速增量为0；如果小车右偏，则小车左侧驱动轮电机转速增量为0；如果小车右偏大，则小车左侧驱动轮电机转速增量负较小；
以此规则，一共有49条规则，保证小车在弯道导航过程中可以稳定行驶不发生较大误差。则全部模糊规则表如下：
现代物流中的导航AGV小车，包括机器人小车，在所述机器人小车的顶部安装一组超声波检测装置，所述一组超声波检测装置包括多个超声波传感器，每个超声波传感器电连接一个模糊控制器，在所述机器人小车上安装有控制器，所述控制器通过无线收发模块分别与多个超声波传感器电连接，所述控制器分别与多个模糊控制器电连接；在所述机器人小车的左侧车轮上设有左伺服电机，在所述机器人小车右侧车轮上设有右伺服电机，所述控制器分别与左伺服电机和右伺服电机电连接。所述控制器采用的是ARM7芯片S3C44B0X。所述无线收发模块采用nRF401无线收发芯片。
本发明的有益效果为：
1、提出瞬时偏离率这个变量尽可能的降低由于速度惯性调节过程中的超调，使小车在弯道行驶中用时更少，提高工作效率。
2、设计的模糊控制器能够提高系统的稳定性，减小误差。
3、作为输出量只调节小车一侧驱动轮电机转速有较高的实现性，调节系统对象越少产生的系统误差越小。所以在小车仿真后可以实现自动弯道导航后，调节一侧驱动轮电机转速会有给产业工程带来更高的收益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为模糊逻辑控制系统；
图2为小车偏离量的隶属度函数曲线；
图3为小车偏离率的隶属度函数曲线；
图4为小车导航几何示意图；
图5为小车导航仿真图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本设计的目标是开发一个模糊控制系统，使AGV小车能够在合适的时间内按照控制算法进行自动导航。现如今的导航难题主要是弯道行驶的导航。为了提高安全导航的效率，运行时间和距离必须最小化。为了实现这一点，智能小车必须按照预设轨迹与速度行驶，减少偏离量。小车的速度是通过小车驱动轮电机转速调节而来的，所以根据小车的行驶路径与磁钉导航轨迹偏离量的误差值，不断调整相对应左侧驱动轮转速。在此本次设计默认只调节小车左侧驱动轮电机转速，保持右侧不变，通过两侧转速的调节产生两侧速度差值使小车发生偏转。又因为速度调节并不是瞬时完成，当产生超调时，引入另一输入量：偏离率，当偏离发生变化时，不断调整相对应左侧驱动轮电机转速，保证减少或者避免超调。该导航方案通过设计的模糊控制器实时实现。
现代物流中的导航AGV小车，包括机器人小车，在所述机器人小车的顶部安装一组超声波检测装置，所述一组超声波检测装置包括多个超声波传感器，每个超声波传感器电连接一个模糊控制器，在所述机器人小车上安装有控制器，所述控制器通过无线收发模块分别与多个超声波传感器电连接，所述控制器分别与多个模糊控制器电连接；在所述机器人小车的左侧车轮上设有左伺服电机，在所述机器人小车右侧车轮上设有右伺服电机，所述控制器分别与左伺服电机和右伺服电机电连接。所述控制器采用的是ARM7芯片S3C44B0X。所述无线收发模块采用nRF401无线收发芯片。
一种现代物流中AGV小车的导航模糊控制方法，包括以下步骤：
第一步，输入输出变量的确定；将行驶轨迹偏离和偏离率作为输入变量，小车左侧驱动轮电机转速增量作为输出变量。
第二步，确定各变量论域以及模糊语言值；小车偏离量的论域为{-30，-20，-10，0，10，20，30}；小车偏离量率论域为{-30，-20，-10，0，10，20，30}；小车左侧驱动轮电机转速增量论域范围为{-3，-2，-1,0，1，2，3}，各变量对应的模糊语言值如表1所示：
表1 各变量对应的模糊语言值
其中，ZD表示偏左大，ZZ表示偏左，ZS表示偏左小，W表示不偏离，SS表示偏右小，SZ表示偏右，SD表示偏右大，ZT表示左侧驱动轮电机转速增量正特大，ZB表示左侧驱动轮电机转速增量正大，ZJ表示表示左侧驱动轮电机转速增量正较小，J表示左侧驱动轮电机转速增量为0，FJ表示左侧驱动轮电机转速增量负较小，FB表示左侧驱动轮电机转速增量负大，FT表示左侧驱动轮电机转速增量负特大。
第三步，确定各变量的隶属度函数。为了更准确地表示外界环境的不确定性，本文针对每个语言变量都选取了一个合适的隶属度函数，如图2图3所示
第四步，建立模糊控制规则。根据实际测试和经验得出下模糊规则表，下面以小车偏离率左偏较大为例：
当小车偏离率左偏大时，如果小车左偏大，则小车左侧驱动轮电机转速增量正特大；如果小车左偏，则小车左侧驱动轮电机转速增量正特大；如果小车左偏较小，则小车左侧驱动轮电机转速增量正大；如果小车不偏离，则小车左侧驱动轮电机转速增量正较大；如果小车右偏小，则小车左侧驱动轮电机转速增量为0；如果小车右偏，则小车左侧驱动轮电机转速增量为0；如果小车右偏大，则小车左侧驱动轮电机转速增量负较小。
以此规则，一共有49条规则，保证小车在弯道导航过程中可以稳定行驶不发生较大误差。则全部模糊规则表如表2所示。
表2 模糊规则表
第五步，输入、输出量量化。输入量小车偏离由量化因子K=60/30=2可得到以下控制量：小车左偏60cm到右边60cm：小车偏离率由量化因子K=60/30=2可得到以下控制量：左偏离率60cm/s到右偏离率60cm/s。输出量小车左侧驱动轮电机转速增量由量化因子K=30/3=10量化可得以下控制量：左侧电机转速增量负30rad/s到正30rad/s。
第六步，去模糊化。控制量可由输出Ui的隶属度函数加权平均判决法得到，即：
对AGV小车系统进行了仿真实验，得到了AGV小车的运行轨迹。仿真结果显示了小车在未偏离预定路径的弯道行驶中，小车的驱动轮电机转速适中，从而小车整体速度适中保持一贯的稳定行驶，如果当小车左（右）偏离轨道时，小车的左侧驱动轮电机转速增量按照模糊控制器执行相对应的加转或减转从而使小车两侧轮形成速度差进行调整回归预定轨道，这使得更安全的导航并提高其性能。同时为了减少速度调节带来的惯性误差，由小车偏离率作为输入变量和小车偏离量同时确定小车的左侧驱动轮转速增量，使得小车在发生偏离时，经过算法调节后不至于系统产生过大的超调，并逐步稳定在预定路径中行驶。使用由所有满足的模糊规则获得的所有模糊结论，获得控制信号（驱动轮电机转速）发送到小车。在将一对控制信号（驱动轮电机转速）发送到小车之后，传感器捕获一组新的环境信息并传送给模糊控制器，如此循环，直到小车稳定行驶过预设轨道完成作业。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。