Ti sei mai chiesto come fa un AGV-auto-del peso di 3 tonnellate con un carico utile di 5-tonnellate a potersi avviare, arrestare e percorrere con precisione 8 metri in soli 8 secondi? Raggiungere questa impresa non solo richiede un potente supporto di guida, ma richiede anche sofisticati algoritmi di controllo. Oggi analizzeremo la logica tecnica alla base di questo progetto e mostreremo come il nostro team YIKONG Smart ha sbloccato questo progetto.
1. Obiettivi di progettazione e parametri di base
Peso totale:8 tonnellate (carico utile di 3 tonnellate di peso proprio-+ 5 tonnellate)
Spostamento:8 metri (dal punto A al punto B)
Requisito di tempo:Completa l'avvio-l'arresto entro 8 secondi
2. Logica di controllo del movimento: bilanciamento di velocità e forza
2.1 Utilizzo della modalità di movimento "Accelerazione uniforme – Decelerazione uniforme":
Primi 4 secondi:Accelerare da fermo fino al punto medio (4 metri).
Ultimi 4 secondi:Decelerare dal punto medio al punto finale (rimanenti 4 metri).
Come mostrato nel diagramma, la velocità massima dell'AGV è calcolata come:
v=2*s/t=2*4/4=2m/s
2.2 Utilizzo della modalità di movimento "Accelerazione uniforme – Velocità costante – Decelerazione uniforme":
Fase di accelerazione:Accelerare da fermo a velocità costante.
Fase a velocità costante:Corri continuamente a velocità costante.
Fase di decelerazione:Decelerare dalla velocità costante fino a zero.
Dal diagramma la velocità media minima è:
v=s/t,v=8/8=1m/s
Nota:Se l'AGV funzionasse a questa velocità media minima, coprirebbe esattamente 8 metri in 8 secondi-senza lasciare spazio per accelerazione o decelerazione. In pratica, per la valutazione viene utilizzata una velocità tipica dell'AGV di 1,2 m/s.
3. Superare due principali resistenze: gli "ostacoli" per l'AGV
Resistenza all'attrito volvente (resistenza al suolo):
Una volta che la ruota motrice dell'AGV è in movimento, entra in gioco l'attrito volvente. Si stima come:
F=8000*10*0.03=2400N
Resistenza inerziale (resistenza durante l'accelerazione/decelerazione):
Questo è dato da:
F=m×aF=m \\times aF=m×a
(Calcolo da determinare in base alla fase di accelerazione.)
4. Valutazione della forza di trazione e accelerazione dell'AGV per superare la resistenza inerziale
4.1 Valutazione ad una velocità massima di 2 m/s:
L'AGV accelera linearmente da 0 m/s a 2 m/s e decelera fino a 0 m/s, con fasi di accelerazione e decelerazione della durata di 4 secondi.
Utilizzando l'equazione s=v0t+0.5at2s=v_0 t + 0.5at^2s=v0t+0.5at2 (con v0=0v_0=0v0=0),
troviamo:a=2*4/4²=0.5m/s²
La forza di trazione necessaria per vincere la resistenza inerziale è quindi:
F=ma=8000*0.5=4000N
Pertanto la ruota motrice dell’AGV deve fornire una forza di trazione maggiore della somma dell’attrito volvente e della resistenza inerziale:
Ftotal>2400+4000=6400 N
4.2 Valutazione ad una velocità massima di 1,2 m/s:
L'AGV accelera da 0 m/s a 1,2 m/s e decelera fino a 0 m/s, con fasi di accelerazione e decelerazione uguali.
Lasciare che la fase a velocità costante duri xxx secondi. Utilizzando l'equazione s=v0t+0.5at2s=v_0 t + 0.5at^2s=v0t+0.5at2 (con v0=0v_0=0v0=0),
abbiamo:a=2*[(8-1.2x)/2]/[(8-x)/2]²=(8-1.2x)/[(8-x)/2]²=4*(8-1.2x)/(8-x)²
Dato che la velocità terminale durante l’accelerazione è 1,2 m/s, la velocità media è 0,6 m/s e il tempo di accelerazione (o decelerazione) è (8−x)/2(8 - x)/2(8−x)/2, possiamo anche esprimere:
a=0.6/[(8-x)/2]=1.2/(8-x)
Risolvendo queste equazioni si ottiene approssimativamente:
x=56/9≈6.222,a=27/40=0.675
La forza di trazione necessaria per vincere la resistenza inerziale è quindi:
F=ma=8000*0.675=5400N
Pertanto, la forza di trazione minima deve soddisfare:
Ftotal>2400+5400=7800 N
4.3 Per velocità massime comprese tra 1,2 m/s e 2 m/s:
È possibile sostituire i valori di velocità specifici nelle formule precedenti per calcolare le forze richieste.
5. Controllo accurato: il segreto dell'efficienza energetica e del buon funzionamento
I metodi sopra descritti delineano un approccio progettuale generale. Con tecniche di controllo più raffinate, le fasi di accelerazione e decelerazione possono essere analizzate separatamente per ottenere prestazioni ottimali.
Ad esempio, come illustrato, allineando la resistenza al rotolamento durante la decelerazione con la forza di trazione in retromarcia può ridurre notevolmente la richiesta di trazione in retromarcia, abbassando così la forza di trazione o la velocità massima richiesta. Ciò consente al sistema di ruote motrici dell'AGV di raggiungere uno stato ottimale che è allo stesso tempo efficiente dal punto di vista energetico e di funzionamento regolare.
6. Riepilogo e approfondimenti
Bilanciare velocità e trazione:Dal momento che P=Fv
Corrispondenza critica:La chiave per la corretta selezione dei componenti è la corrispondenza precisa del diametro della ruota motrice dell'AGV con il rapporto di riduzione.
Design e algoritmi migliorati:Una struttura migliorata del veicolo e algoritmi di controllo del movimento ottimizzati possono aumentare ulteriormente l’efficienza e la fluidità operativa, ottenendo risparmi energetici attraverso il perfezionamento degli algoritmi.
Integrazione di fisica e controllo:Il design di un AGV non è solo questione di potenza pura-ma è la perfetta combinazione di principi fisici e algoritmi intelligenti di controllo del movimento.
Analisi specifica del caso-specifica:Ogni questione deve essere analizzata nel dettaglio in base alle circostanze specifiche; non applicare o interpretare erroneamente parti di questa analisi come una soluzione universale.
