高速高加速堆垛机防摇摆分析及其智能算法的实现
发布时间：2021-01-02 04:28
近年来,自动化立体仓库凭借其成本低、高效和低储运费用等优点在现代化物流供应链体系系统中得到了广泛应用。堆垛机作为仓储物流行业的核心搬运设备,其本身的作业效率和稳定性等技术性能指标影响着自动化立体仓库所有智能设备的作业节拍,进而直接影响企业的物流输送效率,所以如何提高堆垛机的效率和稳定性是提高物流系统输送效率的关键问题。但由于堆垛机立柱本身细高的机械结构特性,效率的提高会使堆垛机立柱的摇摆振幅加剧,进而直接影响堆垛机的系统运行的稳定性,所以如何通过堆垛机速度算法的研究,实现即提高堆垛机的效率技术指标又能达到系统防摇摆功能,是解决问题的关键。首先推导出立柱总挠度公式以及立柱摆动方程,分析堆垛机在高速高加速运行过程中影响堆垛机稳定性的因素。并基于所得结论,提出一种新型的速度控制曲线——三角函数型速度控制曲线。然后对传统梯形速度曲线、抛物线型速度曲线、三角函数速度控制曲线进行建模以及公式推导,对三种曲线进行仿真对比,证明新型的速度控制曲线在曲线光滑性、提高巷道堆垛机运行效率、改善运动平稳性和定位精度等方面的优越性;并且分别将三种控制曲线作为输入带入摆动方程进行仿真对比,进一步证明三角函数速度曲...
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１髙速高加速堆垛机主视图、侧视图、后视图??高速高加速堆垛机的质量分布图如
?机械科学研宄总院硕士学位论文???第二章高速高加速堆垛机立柱振动模型分析??本文是以北自所（北京）科技发展有限公司２０１９年申请的高速高加速堆垛机常??州新基地基金项目为研宄对象。图２－１则为高速高加速堆垛机的正视图侧视图以及??在巷道环境中的后视图。堆垛机外形尺寸为３１００ｍｍｘ９００ｍｍｘｌ〇〇〇〇ｒｎｍ，立体仓库??为单排货位共６０列，共１９层，货位尺寸为６００ｍｍ＞＜８００ｍｍ＞＜４５０ｍｍ。巷道总长度为??４５ｍ，额定载重量（含托盘）为１００ｋｇ，堆垛机立柱高度为１０ｍ。水平运行最大设计??速度为３６０ｍ／ｍｉｎ，起升运行最大设计速度为９０ｍ／ｍｉｎ，伸缩运行最大设计速度为??６０ｍ／ｍｉｎ。??ｆ?＝＝響??Ｊ［?＝ＢＩ??：ｉ?ｂ＇?；－荟＝ｇ??！?ｒ?ｆＴ＇?反—－ｓ：??ｊ?＼?＊?ｉ?＾??Ｉ?Ｉ：??■?ｉ：?江Ｈ?＝?ｚ??Ｉ＊???：丨?１，二［－．??＾?４｜］?｜Ｂ—３｜?■?又??－Ｊ?，?ｓ?－?ｊ?＝？，＿?．－］??＿?＇＝?１?ｈ?Ｍ?－１?ｚ１＾??＼?－?■?Ｊ?，?３?＿?ｆ＾＜１??！?Ｌ?＇晒?—ｒ—ｉ?ｒ—－?ｊ??Ｋｌｌ?Ｊ?■—＿?３４－－－Ｊｌ＝ｄ＾Ｊ?????图２－１髙速高加速堆垛机主视图、侧视图、后视图??高速高加速堆垛机的质量分布图如图２－２所示，主要由以下八个部分组成，其??质量分别为：高速高加速堆垛机单立柱结构质量ＣＱ；载货台以及货叉的重量Ｇ１；料??箱以及货物的重量Ｇ２；上横梁的重量Ｇ３；起升机构则升降电机以及钢丝绳的重量Ｃ４；??６??
?机械科学研宄总院硕士学位论文???电气控制柜以及制动电阻箱的重量Ｇ５；水平行走机构即电机等的重量Ｇ６；夹抱轮的??重量ｇ７；下横梁的重量为ｇ８。??，?Ｂ?！?、??〇?二ｎ—?＞??ａ／?Ｒ??ｈ??■??ｎ??Ｂ?：?［?Ｌ??＾?ｒ??，酵ｙ??图２－２高速高加速堆垛机质量分布图??以图２－２所示的堆垛机机械结构为基准构建坐标系，建立Ｘ轴为堆垛机的水平??行走方向，靠近输送线控制系统方向为前端即第０列，Ｙ轴为载货台升降运行的方??向，载货台上升方向为Ｙ轴正方向，Ｘ轴与Ｙ轴的交点为０点。各个质点的坐标则??对应表示为（ｘ，ｙ）。??２．１堆垛机立柱变形弯曲的受力分析??堆垛机在静止状态下，由于受堆垛机自身重力的影响，立柱产生静挠度，并且??其计算值是固定不变的。但是当堆垛机在运行过程中尤其是做变速运动或在启停过??程中时，速度的变化以及加速度变化过大都会使单立柱由于受到外力作用产生惯性??力，从而导致其产生挠度造成立柱结构变形弯曲产生摆动；并且在制动的情况下，??立柱摆动幅度过大则需要花费较长的时间等待立柱恢复静止。这不仅影响了放货取??货精度而且导致存取货物时间过长，降低立库的效率。如果立柱的振动幅度超过工??作的安全范围，会严重影响堆垛机的运行稳定性，发生货物倾斜掉落，或堆垛机自??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]堆垛机速度控制与立柱动态挠曲变形分析[J]. 付存银,丁少华,王兆嘉,苏延奇. 机械设计与制造. 2019(06)
[2]加加速度连续的S型加减速规划算法[J]. 李志杰,蔡力钢,刘志峰. 计算机集成制造系统. 2019(05)
[3]锯材自动堆垛机的结构设计与分析[J]. 李海芸,邱荣斌,姜红,叶大鹏. 木材工业. 2019(01)
[4]40m高巷道堆垛机立柱结构分析[J]. 成家豪,岳森峰,张煜哲,张辰,张方绪. 起重运输机械. 2018(S1)
[5]巷道堆垛式自动化立体车库库位布局方案的优化[J]. 张海飞,李建国,王小农. 厦门大学学报(自然科学版). 2019(03)
[6]高速堆垛机运行过程的动力学仿真[J]. 曹小华,徐志姜. 起重运输机械. 2018(05)
[7]求解多堆垛机协同调度优化问题的量子蝙蝠算法[J]. 杨文强,陈广华,苏建修. 电子测量与仪器学报. 2018(04)
[8]堆取料机中心立柱下部回转平台焊接工艺及质量控制[J]. 王晶. 电焊机. 2018(02)
[9]PLC技术在电气工程自动化控制中的应用初探[J]. 陆敏. 科技风. 2017(20)
[10]基于遗传算法的模糊PID在仓库堆垛机速度系统上的应用[J]. 许明鑫,邵立,李双双,高健. 电子质量. 2017(08)
博士论文
[1]基于现代物流的自动化立体仓库系统（AS/RS）管理及控制技术研究[D]. 周奇才.西南交通大学 2002
硕士论文
[1]铝锭伺服堆垛机XZ轴及旋转运动速度特性分析[D]. 胡文奇.兰州理工大学 2016
[2]S型速度曲线在有轨巷道堆垛机速度控制中的应用研究[D]. 薛晖.兰州交通大学 2013
[3]堆垛机的机械结构及控制系统设计研究[D]. 龚秋生.沈阳理工大学 2013
[4]自动化立体仓库堆垛机的力学分析与运动仿真研究[D]. 辛常青.东北大学 2008
本文编号：2952651
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１髙速高加速堆垛机主视图、侧视图、后视图??高速高加速堆垛机的质量分布图如
?机械科学研宄总院硕士学位论文???第二章高速高加速堆垛机立柱振动模型分析??本文是以北自所（北京）科技发展有限公司２０１９年申请的高速高加速堆垛机常??州新基地基金项目为研宄对象。图２－１则为高速高加速堆垛机的正视图侧视图以及??在巷道环境中的后视图。堆垛机外形尺寸为３１００ｍｍｘ９００ｍｍｘｌ〇〇〇〇ｒｎｍ，立体仓库??为单排货位共６０列，共１９层，货位尺寸为６００ｍｍ＞＜８００ｍｍ＞＜４５０ｍｍ。巷道总长度为??４５ｍ，额定载重量（含托盘）为１００ｋｇ，堆垛机立柱高度为１０ｍ。水平运行最大设计??速度为３６０ｍ／ｍｉｎ，起升运行最大设计速度为９０ｍ／ｍｉｎ，伸缩运行最大设计速度为??６０ｍ／ｍｉｎ。??ｆ?＝＝響??Ｊ［?＝ＢＩ??：ｉ?ｂ＇?；－荟＝ｇ??！?ｒ?ｆＴ＇?反—－ｓ：??ｊ?＼?＊?ｉ?＾??Ｉ?Ｉ：??■?ｉ：?江Ｈ?＝?ｚ??Ｉ＊???：丨?１，二［－．??＾?４｜］?｜Ｂ—３｜?■?又??－Ｊ?，?ｓ?－?ｊ?＝？，＿?．－］??＿?＇＝?１?ｈ?Ｍ?－１?ｚ１＾??＼?－?■?Ｊ?，?３?＿?ｆ＾＜１??！?Ｌ?＇晒?—ｒ—ｉ?ｒ—－?ｊ??Ｋｌｌ?Ｊ?■—＿?３４－－－Ｊｌ＝ｄ＾Ｊ?????图２－１髙速高加速堆垛机主视图、侧视图、后视图??高速高加速堆垛机的质量分布图如图２－２所示，主要由以下八个部分组成，其??质量分别为：高速高加速堆垛机单立柱结构质量ＣＱ；载货台以及货叉的重量Ｇ１；料??箱以及货物的重量Ｇ２；上横梁的重量Ｇ３；起升机构则升降电机以及钢丝绳的重量Ｃ４；??６??
?机械科学研宄总院硕士学位论文???电气控制柜以及制动电阻箱的重量Ｇ５；水平行走机构即电机等的重量Ｇ６；夹抱轮的??重量ｇ７；下横梁的重量为ｇ８。??，?Ｂ?！?、??〇?二ｎ—?＞??ａ／?Ｒ??ｈ??■??ｎ??Ｂ?：?［?Ｌ??＾?ｒ??，酵ｙ??图２－２高速高加速堆垛机质量分布图??以图２－２所示的堆垛机机械结构为基准构建坐标系，建立Ｘ轴为堆垛机的水平??行走方向，靠近输送线控制系统方向为前端即第０列，Ｙ轴为载货台升降运行的方??向，载货台上升方向为Ｙ轴正方向，Ｘ轴与Ｙ轴的交点为０点。各个质点的坐标则??对应表示为（ｘ，ｙ）。??２．１堆垛机立柱变形弯曲的受力分析??堆垛机在静止状态下，由于受堆垛机自身重力的影响，立柱产生静挠度，并且??其计算值是固定不变的。但是当堆垛机在运行过程中尤其是做变速运动或在启停过??程中时，速度的变化以及加速度变化过大都会使单立柱由于受到外力作用产生惯性??力，从而导致其产生挠度造成立柱结构变形弯曲产生摆动；并且在制动的情况下，??立柱摆动幅度过大则需要花费较长的时间等待立柱恢复静止。这不仅影响了放货取??货精度而且导致存取货物时间过长，降低立库的效率。如果立柱的振动幅度超过工??作的安全范围，会严重影响堆垛机的运行稳定性，发生货物倾斜掉落，或堆垛机自??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]堆垛机速度控制与立柱动态挠曲变形分析[J]. 付存银,丁少华,王兆嘉,苏延奇. 机械设计与制造. 2019(06)
[2]加加速度连续的S型加减速规划算法[J]. 李志杰,蔡力钢,刘志峰. 计算机集成制造系统. 2019(05)
[3]锯材自动堆垛机的结构设计与分析[J]. 李海芸,邱荣斌,姜红,叶大鹏. 木材工业. 2019(01)
[4]40m高巷道堆垛机立柱结构分析[J]. 成家豪,岳森峰,张煜哲,张辰,张方绪. 起重运输机械. 2018(S1)
[5]巷道堆垛式自动化立体车库库位布局方案的优化[J]. 张海飞,李建国,王小农. 厦门大学学报(自然科学版). 2019(03)
[6]高速堆垛机运行过程的动力学仿真[J]. 曹小华,徐志姜. 起重运输机械. 2018(05)
[7]求解多堆垛机协同调度优化问题的量子蝙蝠算法[J]. 杨文强,陈广华,苏建修. 电子测量与仪器学报. 2018(04)
[8]堆取料机中心立柱下部回转平台焊接工艺及质量控制[J]. 王晶. 电焊机. 2018(02)
[9]PLC技术在电气工程自动化控制中的应用初探[J]. 陆敏. 科技风. 2017(20)
[10]基于遗传算法的模糊PID在仓库堆垛机速度系统上的应用[J]. 许明鑫,邵立,李双双,高健. 电子质量. 2017(08)
博士论文
[1]基于现代物流的自动化立体仓库系统（AS/RS）管理及控制技术研究[D]. 周奇才.西南交通大学 2002
硕士论文
[1]铝锭伺服堆垛机XZ轴及旋转运动速度特性分析[D]. 胡文奇.兰州理工大学 2016
[2]S型速度曲线在有轨巷道堆垛机速度控制中的应用研究[D]. 薛晖.兰州交通大学 2013
[3]堆垛机的机械结构及控制系统设计研究[D]. 龚秋生.沈阳理工大学 2013
[4]自动化立体仓库堆垛机的力学分析与运动仿真研究[D]. 辛常青.东北大学 2008
本文编号：2952651
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