基于ARM_FPGA自动装卸AGV伺服控制器的研究_李红益.pdf

第 49 卷 2016 年 第 9 期 9 月 MICＲOMOTOＲS Vol. 49． No. 9 Sep. 2016 基于 AＲM + FPGA 自动装卸 AGV 伺服控制器的研究 李红益，张好明，王应海 ( 苏州工业园区职业技术学院 电子工程系，江苏 苏州 215123) 摘 要: 两轴差速控制 AGV 广泛应用于工厂自动运载货物系统中。基于单 DSP 控制的 AGV 伺服系统无法满足 AGV 快速行走和稳定性的要求，且不能自动装卸货物，降低了工厂自动化程度。本文讨论了基于 AＲM + FPGA 双核自动 装卸四轮 AGV 伺服控制器软件与硬件设计，并给出了实验结果。 关键词: AGV; 工厂自动化; 直流无刷电机 中图分类号: TM36 + 1; TP273 文献标志码: A 文章编号: 1001-6848( 2016) 09-0066-05 Ｒesearch of AGV Servo Controller based on AＲM + FPGA LI Hongyi，ZHANG Haoming，WANG Yinghai ( Department of Electronic Engineering，SIPIVT，Suzhou Jiangsu 215123，China) Abstract: Two-axis differential speed control AGV was widely used in factory to carry cargoes． Servo con- troller based on single DSP can not meet the requirements of AGV fast walking and stability，and also the AGV can not load and unload cargoes automatically，which reduce the degree of factory automation． The hardware and software design of four-wheel AGV servo controller based on AＲM + FPGA were discussed，ex- perimental results were also given． Key words: Automatic guided vehicle; Factory Automation; BLDC motor 收稿日期: 2015-10-20，修回日期: 2015-11-19 基金项目: 苏州市科技局应用基础研究计划项目( SYG201327) ; 江苏省博士后基金( 1501054C) 。 作者简介: 李红益( 1967) ，男，硕士，高级工程师，研究方向为电子测量技术，AGV 动力系统的控制。 张好明( 1967) ，男，博士，副教授，研究方向为 AGV 动力系统的设计与控制，电机本体设计与控制，动力型锂电 池保护。 王应海( 1963) ，男，博士，教授，研究方向为特种电机智能控制，混合动力系统的设计控制。 0 引 言 随着各种生产自动化水平的日益提高，自主作 业机械所蕴藏的巨大潜力越来越引起人们的重视。 开发自主作业潜力，提高生产的总体效益己经成为 现代化工业生产的重要标志之一。AGV ( Automatic Guided Vehicle) 以其无人驾驶、柔性好、运载能力 强、安全性能好、利用效率高、环保性能好等优点， 己经成为许多企业提高生产效率和系统智能化水平 的重要手段，广泛应用于仓储业、制造业、邮局、 图书馆、港口码头、机场、烟草、医药、食品、化 工等场合［1-4］。 现有的 AGV 均是由两个电机驱动其运动，通过 调节两个电机的速度来控制其在 XY 平面的具体位 置，为了确定其平衡性，一般配备一个或多个万向 轮来调节其平衡，到达站点后人工装卸货物。 长时间运行发现存在着很多安全隐患: 由于人 工的加入，并未实现真正的自动化，而且人为因素 也加重了 AGV 小车故障率; 由于两轴同步伺服控制 的工作量较大，单片 DSP 受计算能力限制一般情况 下不会考虑电池的状态，系统能源得不到最优利用; 由于受周围环境不稳定因素干扰，单 DSP 控制器经 常会出现异常，引起失控，抗干扰能力较差。 1 基于 AＲM + FPGA 新型 AGV 原理 STM32F4 系列除引脚和软件兼容高性能的 F2 系 列外，F4 的主频高达 168MHz，远远高于 F2 系列的 120MHz，并且 STM32F4 支持单周期 DSP 指令和浮点 单元，具有更大的 SＲAM 容量 ( 192 KB，F2 为 128 KB) 、512KB －1MB 的嵌入式闪存