根据给定的文件信息，本文所讨论的核心内容是基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动跟随购物车系统的设计及其研究。这一系统的设计旨在提高超市购物的便利性和自动化程度，以及为智能跟随购物车的广泛应用提供参考。为了详细阐述该系统，以下将从几个方面展开知识点的详细说明。
PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是一种用于自动化控制的电子计算设备。PLC具有多个输入/输出端口，可以与传感器、执行器和其他控制设备相连接，从而实现对生产过程和机械设备的自动控制。由于本文提到的自动跟随购物车系统采用PLC作为核心控制单元，因此必须对PLC的特点和工作原理有所了解。
1. PLC的特点：PLC的主要优点包括可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、适用性强、易学易用、体积小、维护方便和容易改造。这些特性使得PLC特别适合应用于对实时性、稳定性和抗干扰能力要求较高的工业控制环境。
2. PLC的工作原理：PLC通过读取输入信号（如传感器信号），依据用户所编写的控制程序来处理这些信息，并输出控制信号到执行机构。通过控制信号，PLC可以驱动电机、气动或液压机构等执行元件，以完成预设的自动化任务。
在自动跟随购物车系统中，PLC控制着多个I/O点线，实现了系统的智能化和自动化。系统中的传感器部分承担了环境检测的任务，本文描述了如何采用TDOA（Time Difference of Arrival）的超声波测距技术来检测购物车周围环境，具体实现方式是通过发射节点同时向接收节点发射超声波信号和射频信号，然后利用信号到达时间差来计算目标位置。
自动跟随购物车系统中的模糊控制器是处理传感器信号，并进行路径规划的关键部件。模糊控制器使用模糊逻辑来处理输入信号中的不确定性，它能够处理不精确或模糊的输入数据，并将其转化为精确的控制输出。在本系统中，模糊控制器的两个输入是方向偏移角和横向偏移距，输出是控制购物车跟随目标的前视距离。模糊控制器根据设定的模糊规则，结合传感器检测到的数据，来做出决策，从而控制购物车的运动状态。
避障原理是自动跟随购物车系统中另一个重要的方面。当超声波传感器检测到购物车周围存在障碍物时，系统能够通过模糊控制器重新规划路径，避免发生碰撞。避障系统通过检测障碍物的位置，决定购物车是直行、左转还是右转。为实现这一功能，避障系统将不断循环检测前方和两侧的障碍物，并根据检测结果来指导购物车的运动方向。
此外，自动定位算法的设计也是系统研究的一个重要方面。自动定位算法确保了购物车能够准确地跟随购物者。在系统中，购物者的行走路径通过计算得到，并且系统会利用三角函数关系来确定购物车相对于购物者的实际位置。这些算法的实现，使得自动跟随购物车在超市中的实际应用成为可能。
系统的开发和应用前景也是值得讨论的。随着智能化时代的来临，消费者对于智能化购物体验的需求日益增长。自动跟随购物车的设计符合这一趋势，并能够在大中小型生活超市和商场中广泛应用，提高购物的便捷性和安全性。系统的开发不仅有助于提升消费体验，同时也具有较强的市场竞争力。
文章中提到的相关参考文献为本研究提供了理论支持和技术参考。通过对这些文献的深入研究，可以进一步理解PLC控制系统的应用，以及自动跟随购物车的系统设计和避障原理。这些参考文献包括了关于智能载物车、高精度室内位置感知系统以及智能车路径跟踪方法的研究，它们为自动跟随购物车系统的设计与实现提供了丰富的技术资料和经验分享。
总体而言，自动跟随购物车系统的研究涉及到智能控制技术、传感器技术、模糊控制算法等多个领域，对于智能交通、服务机器人等领域的研究与应用也具有借鉴意义。
