自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计与研究

发布时间：2016-10-12 14:51

  本文关键词：自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

《江西理工大学》 2008年

自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计与研究

陈晓莉  

【摘要】： 自动化立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电化产品,堆垛机是其关键设备。随着电子技术与控制理论的发展,各种控制方法逐步被引入堆垛机的控制。设计与开发智能化程度较高的自动化堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势,因此开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。本文基于现代物流技术的应用和发展要求,介绍自动化立体仓库的应用及其功能和作用,结合现代科技的发展,着重研究自动化立体仓库堆垛机控制系统的控制技术。课题主要包含以下内容。 1、根据堆垛机的技术要求,本文从堆垛机的速度特性、定位方式、认址检测方式等几个方向详细阐述堆垛机快速定位的技术,结合本系统的设计要求和使用要求及实际应用中的定位效果,本文采用相对定位认址与编码器定位相结合的定位方法,它能够实现运行的高速与定位的高精度,增加运行可靠性,提高立体仓库的整体运行效率,加快物流步伐,提高现代化物流水平。 2、堆垛机是不停运动的,其调速的要求很高,堆垛机的运行速度是准确定位、运行过程平稳的关键。本文根据堆垛机运行工况,在位置速度控制上,采用了预测模糊控制算法,综合利用模糊控制的快速性、鲁棒性好的优点和预测控制的稳态性好的优点,设计出了预测模糊控制器,使堆垛机能够在负载变化时,将稳定运行速度保持在一定的范围内,同时解决了由于速度扰动的影响而产生的堆垛机的蠕动、抖动和定位错误等问题,也避免了因严重的积分饱和现象而造成的很大的超调和长时间的振荡现象,提高了堆垛机的定位精度和系统运行的稳定性、可靠性,具有很高的实用价值。并通过对系统数学模型的转化,应用MATLAB仿真工具,建立了仿真模型,对其做了仿真分析研究,结果表明,这种控制方法取得了较好的效果。 3、本文进行了堆垛机控制系统的硬件设计,以LPC2210 ARM微控制器为核心,按照堆垛机控制系统的要求,设计了电动机的控制电路、速度位置等数据检测电路、与上位机的无线红外通讯电路、LCD显示控制电路及键盘控制电路。 4、堆垛机控制软件设计主要包括:将μC /OS?ΙΙ嵌入式实时操作系统移植到堆垛机控制器;对堆垛机控制系统进行任务分配调度,并对与上位机通讯及堆垛机工作程序解析任务、数据的行设计。在软件设计中,本文引入操作系统μC /OS?ΙΙ进行控制系统的开发,简化了系统软件的复杂度,提高堆垛机控制系统性能,利于堆垛机控制系统升级和换代。采集和传输任务、堆垛机运动控制任务、键盘处理任务和液晶显示处理任务进。

【关键词】：
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP273
【目录】：

摘要2-3

ABSTRACT3-7

第1章 绪论7-13

1.1 课题的背景与意义7-8

1.2 自动化立体仓库的历史及研究现状8-11

1.3 堆垛机的发展及研究现状11-12

1.4 课题的研究内容12

1.5 小结12-13

第2章 堆垛机的控制功能及位置控制分析13-24

2.1 巷道堆垛机的控制功能及其工作过程13-14

2.2 堆垛机控制模块功能分析14-16

2.3 堆垛机位置控制16-21

2.3.1 定位控制16-17

2.3.2 认址检测方式17-18

2.3.3 位置的定位方法18-21

2.4 堆垛机的速度曲线分析21-22

2.5 堆垛机位置控制系统传递函数22-23

2.6 小结23-24

第3章 预测模糊控制在堆垛机位置控制中的应用24-39

3.1 模糊理论的基本概念24-27

3.2 模糊控制理论27-30

3.2.1 模糊控制的基本思想27-28

3.2.2 模糊控制系统的组成及基本原理28

3.2.3 模糊控制器的设计28-30

3.3 预测控制理论概述30-32

3.4 堆垛机位置控制中的预测模糊控制算法设计32-37

3.4.1 预测模糊控制方式32

3.4.2 预测模糊控制的推理过程32-33

3.4.3 预测模糊控制规则形式33

3.4.4 预测模糊控制器的设计33-37

3.5 堆垛机位置预测模糊控制仿真37-38

3.6 小结38-39

第4章 堆垛机控制系统的硬件设计39-54

4.1 堆垛机控制系统硬件总体设计39-41

4.2 控制器外围电路设计41-44

4.2.1 电源电路设计41-42

4.2.2 复位电路设计42

4.2.3 时钟电路设计42-43

4.2.4 存储器接口电路设计43-44

4.3 电动机的控制电路44-46

4.3.1 变频器的变频原理44

4.3.2 变频器的选型44-45

4.3.3 变频器接口电路45-46

4.3.4 变频器的连接46

4.4 红外通讯技术及其接口电路46-49

4.4.1 红外通讯基本协议46-48

4.4.2 RS—232 串行通讯48-49

4.4.3 RS—232 串行通讯接口电路49

4.5 LCD 显示控制电路设计49-51

4.5.1 SED1335 液晶控制器介绍49-50

4.5.2 SED1335 液晶控制器显示驱动的硬件电路50-51

4.6 键盘控制电路设计51-53

4.6.1 ZLG7290 芯片介绍51-52

4.6.2 键盘显示的硬件电路52-53

4.7 小结53-54

第5章 堆垛机控制系统的软件设计54-68

5.1 系统的启动55-56

5.2 μC/OS-Ⅱ在堆垛机控制器LPc2210上的移植56-60

5.3 系统任务设计及调度60-62

5.4 数据的采集和输出任务62-63

5.5 与上位机通讯及堆垛机工作程序解析任务63

5.6 堆垛机运动控制任务63-64

5.7 键盘处理任务64-65

5.8 堆垛机控制界面处理任务65-66

5.6 软件抗干扰设计66-67

5.10 小结67-68

总结68-69

参考文献69-71

致谢71-72

附录 A 堆垛机控制系统的人机界面的调试电路板72-73

附录 B 自动化立体仓库图片73-74

个人简历及在学期间发表的学术论文74

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