系統(tǒng)設(shè)計與仿真驗證報告

背景介 項目簡 項目任 技術(shù)指 研究思 第一部分氣墊車定位導(dǎo)航系 2的目 2.1任 2.2目 第二部分車體姿態(tài)測量系 2的目 2.1任 2.2目 3方案設(shè) 4系統(tǒng)實 測量hc，lc1，lc2，rc的 測量ac、bc的 第三部分窗口對接姿態(tài)測量系 2.1任 2.2目 4系統(tǒng)實 測量lw1，lw2，hw，αw的 測量gw，bw的 背景圖1轉(zhuǎn)運車在和熱室工作示意對相關(guān)組件（portplug等）進行操作。/②車體/系統(tǒng)簡系統(tǒng)原理2所示。為了保22的目2.1任通過“氣墊車定位導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計方案”軟硬件系統(tǒng)，保證氣墊車2.2目驗證定位與導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器方案的有效性，分析與性能指標相關(guān)的主要工況因3方案設(shè)需求分3車輛重量：200最高速度：1.0米/轉(zhuǎn)彎半徑：0米（差速通信范圍：200通信帶寬：108M設(shè)計原AGV車，氣墊車則由鋁合金搭成的框架模擬，定位導(dǎo)航傳感器安裝于AGV的前端位置，用于定位的反光路標分布于運行區(qū)域的兩側(cè)。系統(tǒng)架4主要組成部件介SICKNAV350傳感3M983D4系統(tǒng)實實驗策任意位置都能夠觀測到3個及以上路標；動后反向運動的反向參考軌跡的終點停止，重復(fù)8次。5實驗結(jié)6Labview7Labview891011結(jié)果分輛沿著參考軌跡運動的橫向偏差基本在±15mm8顯示的結(jié)果為定位導(dǎo)航傳感器定位效果，偏差在±10mm以內(nèi)。實驗中存在運行過程中瞬時定位的橫向12實驗結(jié)論分方案優(yōu)第二部分車體姿態(tài)測量系統(tǒng)系統(tǒng)簡相對變化時，需要立即停止工作，以免發(fā)生。系統(tǒng)原理132的目2.1任2.2目車水平面扭轉(zhuǎn)角度：精度達到1°；檢測車體與地面、車體與氣墊車之間姿態(tài)變化周期：小 50ms3方案設(shè)需求分“車體姿態(tài)測量系統(tǒng)設(shè)計方案”車體姿態(tài)檢測傳感器安裝方式如圖14所hca1a2a3a4/lc2a5a6/lc1a7a8/bc

(a2a4)(a1a3 B275mmac

(a1a2)(a3a4 A600mm5、6兩個傳感器的檢測值計算gcarctan((a5a6)BA=600mmB=275mm。與之前方案的傳感器放置位置不感傳

14±5mm檢測精度的距離傳感器精度需為±4.4mm（寬為80cm，長為120cm，tn(1)*275≈4.4mm，tn(1)*600≈10mm；需為±4.4mm（27.5cm，tan(1)*275mm≈4.4mm；而傳感器頻率為20ms，可以滿足設(shè)計指標要求設(shè)計原器分別安裝于AGV的相應(yīng)位置。系統(tǒng)架158個檢測傳感器直接由sbRio控制板，并在FPGA內(nèi)直接計算，得出所需測6TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議直接輸出測量結(jié)果，輸出結(jié)果傳輸至PC機顯示、收集并分析。主要組成部件介1*Laptop4系統(tǒng)實將外框架覆蓋在車體之上，通過5、6號傳感器的距離值，可以檢測左右的距離；7、8號傳感器的距離值可以檢測前后距離；5、6號傳感器的距離值，再根據(jù)車1617Labview的測量結(jié)果界面，測量參數(shù)由紅圈標出表1分別記錄10次放置后到的數(shù)據(jù)lclcg123456789測量ac、bc的181910次，記錄每次測量數(shù)20Labview的測量結(jié)果界面，測量參數(shù)由紅圈標出表2左右傾角和前后傾角測量結(jié)果ab1-2-3-4-5-6-7-8-9--從表格數(shù)據(jù)中可以看出，測量結(jié)果誤差較小，基本滿足要求。bc數(shù)值比較小實驗結(jié)論分（1.4mm，0.0012rad（1mm，0.001rad在周期上，傳感器的響應(yīng)時間為20ms，算法計算周期為20ms，由此系統(tǒng)全周期為40ms。方案優(yōu)系統(tǒng)簡系統(tǒng)原理212的目2.1任2.2目裝置相對窗口豎直面的扭轉(zhuǎn)角度：精度達到0.1°；檢測窗口對接裝置與窗口之間姿態(tài)變化周期：小 50ms3方案設(shè)需求分22所示。hwb1b2b3b4/

lw2b5b6/lw1b7b8/(b2b4)(b1b3 w其中bw為窗口寬度（33.8cm(b1b2)(b3b4w wAw為窗口的長度（27cm arctan((b5b6 22假設(shè)窗口尺寸為（高*寬0.1°，檢測精度的距離傳感器精而選擇的傳感器檢測精度為±1mm，分辨率為0.1，在本仿真系統(tǒng)中，將窗口對0.1°，檢測精度的距離傳感器精0.4mmtn(.1)*270mm≈.4mm，tn(0.)*338mm≈0.mm而傳感器頻率為2.5ms，可以滿足設(shè)計指標要求設(shè)計原（長*寬）0.5m*0.4m，窗口對接裝置（長*寬）0.4m*0.3m，窗口對接裝置安裝在5AGV車的上方、前部，8個傳感器分別安裝于系統(tǒng)架238個檢測傳感器直接由sbRio控制板，并在FPGA內(nèi)直接計算，得出所需測6TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議直接輸出測量結(jié)果，輸出結(jié)果傳輸至PC機顯示、收集并分析。主要組成部件介1*Laptop4系統(tǒng)實3、4號傳感器來確定對接裝置的高度；通過5、6號傳感器的值來確定對接裝置跟窗口的前后之間的距離以及通過7、8號傳感器的值來確定對接裝置跟窗口左右之間的距離10次，2425表3記錄10次到的數(shù)lwlw1234567891.3mm,αw最大誤差0.0017rad。測量gwb