基于STM32F103ZET6的模糊PID控制叉车AGV路径追踪算法

本文主要探讨了在STM32 F103 ZET6单片机平台上实现的叉车式AGV（自动引导车）的寻迹控制策略。文章的重点集中在前进和后退路径控制上。 首先，对于前进方向的控制，采用了分段模糊PID控制器。PID（比例-积分-微分）控制器是一种经典的控制算法，用于精确调整系统的输出以跟踪设定值。在这个场景中，PID系数被模糊控制器动态调整，目的是根据驱动轮的不同转速和前向位置偏差实时优化控制效果。这样做的好处是能够在不同速度和误差条件下保持AGV的稳定行驶，避免了低速时积分项过度饱和导致的不稳定性和超调现象。 积分控制器部分，通过公式（4）至（6）描述，利用电机转速（ω）作为输入，调节前向位置累计偏差的衰减程度。当电机转速较低（小于800rpm），积分系数（ki）逐渐减小，以防止积分饱和；而在电机转速较高（大于等于2000rpm）时，衰减系数（k）保持稳定，以保证行驶平稳性。这种策略有效地减小了位置偏差的变化率，但同时也需通过限幅（公式6）来控制积分项输出，以防因惯性负载等引起的瞬时超调。 后退路径跟踪部分采用了固定系数的双闭环PID控制结构，内环负责AGV的姿态角控制，外环则管理后向8位磁敏传感器的后向位置控制。由于叉车式AGV的后退任务通常涉及直线行驶，需要前向磁敏传感器配合进行姿态修正，确保路径跟踪准确。通过比较预设姿态角与当前姿态角的偏差，控制器能够实时调整转向角，以实现稳定的后退路径跟随。 在实际测试中，通过这样的控制策略，AGV在稳定行驶时能够将路径偏差保持在10mm以内，显示了良好的跟踪性能。这项研究不仅展示了STM32 F103 ZET6单片机在AGV控制中的应用，还突出了模糊控制和PID算法在解决复杂路径跟踪问题上的有效性。本文提供了一个实用的寻迹算法，适用于工业自动化中的叉车式AGV导航。