堆垛机定位控制系统的研究与应用

发布时间：2020-10-29 16:46

【摘要】：堆垛机是自动化立体仓库的核心运行设备,大容量高效率的立体仓库对堆垛机的可靠性、经济性和快速性的要求非常高。堆垛机在X、Y、Z三个方向的运行速度、平稳性及机械部分设计制造的成本决定了仓库的运行效率和成本,而堆垛机的运行效率主要由定位控制系统决定。所以,研究堆垛机的定位控制系统具有重要的实际意义。堆垛机的定位控制,涉及到了货位定位认址检测技术、电机运行控制技术、PLC控制技术、柔性材料弹性件的摆动控制技术、以及制动停止的精确定位控制等技术的应用。论文主要针对堆垛机定位控制中的立柱摆动及水平行走机构定位问题,采用理论建模、设计相应的控制策略并进行仿真分析的研究方法,从建立立柱动态模型及机电系统各部分模型、立柱摆动抑制控制和精确定位控制三个方面进行了深入研究。首先,分析了堆垛机在X、Y、Z三个方向运动的定位控制原理及组成元件的特点,明确了控制对象及影响堆垛机定位精度的因素,如定位过程中立柱摆动、堆垛机大惯量特性、传感器噪声及高运行速度等。设计了基于双位置环的二分步定位控制方式,并把定位精度和快速响应性作为判别定位控制系统优劣的关键性能指标。建立了堆垛机机电系统机械传动模型、伺服电机和驱动器的驱动模型。通过对堆垛机立柱进行简化,根据欧拉-伯努利悬臂梁理论,得到了堆垛机制动停止时立柱摆动的运动学和动力学模型。其次,通过设计堆垛机精确快速定位的控制策略,使堆垛机在定位精度、快速响应和稳定性方面具有良好的性能。一方面,根据堆垛机立柱摆动的特点,设计了基于输入整形技术的立柱摆动抑制控制器,使堆垛机定位停止时立柱能快速的停止下来;另一方面,设计二自由度结构的控制器使堆垛机在水平行走方向精确定位。之后将两控制模块结合在一起,确定最终的控制方案。借助Matlab软件建立控制器的Simulink模型,得到仿真曲线,并对仿真结果进行对比分析,验证控制器的有效性。最后,论文从堆垛机硬件和软件设计方面分析了堆垛机定位控制系统的应用方法。应用系统以PLC为控制核心,采用精确定位控制算法、profibus通信方式及条码定位的精确认址方式;与交流伺服系统、机械传动系统组成了双位置环的高精度定位控制系统。从仿真验证结果来看,该方法有效改善了堆垛机的控制性能,为以后设计堆垛机控制系统提供了重要参考。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH246;TP273
【图文】：

出库货物搬到进库入口货物入库信息输入仓库管理中心系统控制中心货物出库信息输入入库完成堆垛机入库堆垛机出库拣选作业货物出站台图 1.1 自动化立体仓库出入库作业流程主要分为单立柱堆垛机和双立柱堆垛机，本论文中双立柱式堆垛机，宁夏某公司研发的是单立柱式堆架、水平行走机构、垂直提升机构、载货台、货叉设备等。

兰州交通大学硕士学位论文组、上水平轮组和夹钩等的堆垛机上部横梁[15]。下横接等方法联接，一般来说立柱与下横梁是固定在一行，所以堆垛机在水平方向上除了电机驱动的力之外。行机构、运行的车轮组及导向装置安装在下横梁上，机沿铺设在地面上的运行轨道水平运动，属于地面驱被动车轮组，伺服电机、电机减速器和运行缓冲器等堆垛机速度的调节和位置的停准。水平运行机构按其线转轨型。减速电机

所以堆垛机在水平方向上除了电机驱动的力之外的力[16]。机构运行机构、运行的车轮组及导向装置安装在下横梁上，如图垛机沿铺设在地面上的运行轨道水平运动，属于地面驱动方和被动车轮组，伺服电机、电机减速器和运行缓冲器等。本现堆垛机速度的调节和位置的停准。水平运行机构按其运行曲线转轨型。减速电机侧向导向轮车轮下横梁图 2.2 堆垛机水平运行机构三维图
【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘付超;廖理;郭春晖;;基于双位置环的立体仓库堆垛机高精度定位[J];计算机测量与控制;2015年11期

2 惠记庄;陈兆鲁;宋婷;刘琼;;堆垛机立柱动态挠度计算与控制仿真[J];长安大学学报(自然科学版);2015年04期

3 韩骏;卢宗慧;胡卫宁;田博;武名虎;;堆垛机的几种定位控制方式[J];制造业自动化;2015年04期

4 陆海桃;仝艳文;;集中质量对悬臂梁振动模态影响的分析研究[J];装备制造技术;2014年10期

5 ;物流自动化设备发展的现状与未来[J];可编程控制器与工厂自动化;2014年06期

6 王贵亮;段继明;;传动系统定位控制方式的研究[J];电气自动化;2014年01期

7 张晓东;曹毅;李秀娟;;立体仓库巷道堆垛机控制系统设计[J];自动化仪表;2013年05期

8 陈修龙;冯伟明;赵永生;;五自由度并联机器人机构动力学模型[J];农业机械学报;2013年01期

9 甘仲平;;自动化物流装备技术发展现状与趋势[J];物流技术与应用;2012年10期

10 刘笃喜;杨朋伟;王宏旭;;基于二次分步定位的快速精确位置控制方法研究[J];计算机测量与控制;2009年09期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 浦栋麟;高加速度气浮运动系统的快速抑振精确定位控制[D];上海交通大学;2011年

2 向红标;开放式伺服系统的摩擦建模与补偿研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王涛;自动化立体仓库堆垛机控制系统的研究[D];中北大学;2015年

2 章真雄;40m高单立柱巷道堆垛机结构设计与分析[D];苏州大学;2014年

3 张颖;浸轧机控制系统设计与研究[D];南京理工大学;2014年

4 任义;柔性关节机械臂振动抑制控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 王忞焯;移动质量沿悬臂梁运动惯性力辨识研究[D];南京大学;2013年

6 王紫薇;薄膜卷材定位控制系统设计与研究[D];武汉理工大学;2013年

7 孙亚飞;高加速度轻载精密运动机构的减振控制研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

8 杨莎;面向立体仓储系统的堆垛机建模仿真与寻址算法研究[D];长安大学;2012年

9 杨敏;多阶段最优任意时延鲁棒成形控制研究[D];长春工业大学;2012年

10 经迎龙;闭环输入整形器控制策略研究[D];电子科技大学;2011年

本文编号：2861180