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立体仓库控制系统的优化设计与实现

作　者: 汪凯
导　师: 王大志; 臧立新
学　校: 东北大学
专　业: 控制工程
关键词: 立体仓库 货位优化 遗传算法 模糊控制 堆垛机控制系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
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内容摘要


随着科学技术的发展,对立体仓库的研究一直是一个热点。它集信息、储存、管理于一体,不仅可以提高仓库空间利用率,减少仓库工人的数量,而且还可以增加仓库的控制功能。立体仓库货位优化分配方法的研究、堆垛机的速度控制技术是提高仓库作业效率的关键技术,一直是当前工程优化领域研究的重点。本论文在总结前人研究的基础上,对立体仓库控制系统的优化设计作了深入研究和讨论,其主要工作如下：首先,本文研究讨论了立体仓库的货位优化问题。对于系统新增的拣选作业,将其抽象为典型的TSP问题,并利用遗传算法对该问题进行仿真研究,结果表明遗传算法效果较好,节省了系统拣选作业的时间。其次,在堆垛机控制中提出和设计了多模控制器。堆垛机的运行高效率是与立体仓库的作业调度密切相关的,因此速度控制技术是巷道堆垛机控制系统的关键控制技术之一。本文在研究传统的堆垛机控制的基础上,在巷道堆垛机的速度控制中设计采用了模糊PID控制器与PI控制器构成的多模控制器,并根据堆垛机的实际运行情况,用MATLAB的模糊工具箱和Simulink建立了堆垛机控制系统的仿真模型,进行了仿真实验研究。仿真结果表明,比较采用单一的常规PI控制器,采用该多模控制器可以得到更好的动态性能,满足巷道堆垛机的速度控制要求。最后,本文给出了堆垛机控制系统的设计方案。本方案采用西门子S7-300系列PLC作堆垛机的控制器。实现了主从站的主要控制参数和状态参数的传递,设计了堆垛机控制系统的主要应用程序。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景和意义  10-11
  1.2 课题研究所涉及的内容  11-12
  1.3 课题的研究现状  12-13
    1.3.1 自动化立体仓库的货位优化  12-13
    1.3.2 堆垛机的速度控制  13
  1.4 本文的主要工作和内容安排  13-16
第2章 立体仓库的组成及工作流程  16-24
  2.1 柔性制造系统概述  16-19
    2.1.1 柔性制造定义及用途  16-18
    2.1.2 柔性制造技术的发展趋势  18-19
    2.1.3 系统说明  19
  2.2 立体仓库概述  19-22
    2.2.1 立体仓库的概念及特点  19-21
    2.2.2 立体仓库的组成部分  21
    2.2.3 立体仓库的物流设施组成  21-22
  2.3 立体仓库的工作流程  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 立体仓库的货位优化问题研究  24-32
  3.1 概论  24-26
    3.1.1 货位分配策略  24-25
    3.1.2 库区分配策略  25-26
    3.1.3 货位编号  26
  3.2 现代调度算法---遗传算法  26-27
  3.3 遗传算法的仿真实现  27-31
    3.3.1 仓库模型建立  27-28
    3.3.2 算法设计  28-29
    3.3.3 仿真结果分析  29-31
  3.4 小结  31-32
第4章 堆垛机的控制技术研究  32-54
  4.1 模糊控制系统概述  32-36
    4.1.1 模糊控制的基本原理  32-33
    4.1.2 模糊控制系统的基本组成  33-34
    4.1.3 模糊控制器的基本结构  34-36
  4.2 堆垛机的速度控制方案  36-38
  4.3 模糊控制器的设计  38-46
    4.3.1 模糊控制器的结构选择  38-39
    4.3.2 速度模糊控制器的设计  39-43
    4.3.3 位置模糊控制器的设计  43-45
    4.3.4 Fuzzy-PID多模控制器在PLC堆垛机控制系统中的实现  45-46
  4.4 MATLAB仿真与结果分析  46-52
    4.4.1 Simulink概述  46
    4.4.2 控制系统主要环节的传递函数  46-48
    4.4.3 双模Fuzzy-PID系统仿真模型的建立  48-49
    4.4.4 仿真实验与结果分析  49-52
  4.5 小结  52-54
第5章 堆垛机的PLC控制系统  54-74
  5.1 堆垛机控制系统的简介  54-58
    5.1.1 堆垛机控制系统的主要控制功能  55
    5.1.2 堆垛机的位置检测与定位  55-57
    5.1.3 堆垛机的作业方式  57-58
  5.2 堆垛机控制系统的硬件设计  58-62
    5.2.1 PLC控制系统的设计流程  58-59
    5.2.2 堆垛机PLC控制系统的硬件设计  59-61
    5.2.3 堆垛机控制系统的其他主要部件简介  61-62
  5.3 堆垛机PLC控制系统控制流程  62-64
  5.4 堆垛机从站与主站的数据通信  64-66
  5.5 堆垛机电动机的控制  66-68
  5.6 堆垛机PLC控制系统软件设计  68-72
    5.6.1 PLC控制程序结构  68-70
    5.6.2 堆垛机控制程序设计  70-72
  5.7 小结  72-74
总结与展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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