自动化立体仓库运载装置控制与调度研究

论文摘要

随着科学技术的发展,自动化立体仓库系统已经成为现代物流系统的枢纽和核心,越来越受到重视。自动化立体仓库将为工业、企业带来巨大的经济效益。本文在结合已有的研究成果及理论基础上,对自动化立体仓库进行了以下几方面的研究工作：首先,本文提出了自动化立体仓库运载装置控制系统的设计方案。本方案使用基于现场总线的结构,方便工业控制计算机与可编程序逻辑控制器之间的通信。其中工业控制计算机作调度、管理、监控主机；可编程序逻辑控制器(PLC)作为运载装置的控制器。然后,针对自动化立体仓库调度问题具有离散性和事件驱动的特点,结合高级Petri网理论,利用面向对象赋时着色Petri网(OOTCPN)的建模方法,为自动化立体仓库调度系统建立了OOTCPN调度模型,并对模型进行了各种指标分析,根据此模型对调度算法做出了合理设计,以此为基础可以在上位机实现调度软件,这也为运载装置的路径优化奠定了基础。通过对运载装置的作业分析,为作业过程建立了数学模型,以此为根本进行路径优化。建立的数学模型是旅行商(TSP)问题,遗传算法有着在多点进行计算分析的特点,可以很方便的解决这类问题,不容易出现局部最优解,然后用MATLAB进行了设计的遗传算法进行了仿真。最后,为了提高自动化立体仓库运行的可靠性和可维护性,对运载装置的故障诊断及处理方法进行了研究。通过对可能发生的故障进行分析,用故障分级处理的方法,对故障进行处理,尽可能实现运载装置在故障的自动恢复。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 自动化立体仓库控制系统总体设计
• 2.1 自动化立体仓库整体方案
• 2.1.1 立体仓库规划
• 2.1.2 运载装置的结构及组成
• 2.1.3 货位地址规划
• 2.2 控制系统实现
• 2.2.1 硬件设计
• 2.2.2 软件设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 运载装置调度建模与算法设计
• 3.1 出入库调度问题
• 3.2 面向对象赋时着色Petri网
• 3.2.1 Petri网介绍
• 3.2.2 面向对象赋时着色Petri网
• 3.2.3 OOTCPN定义
• 3.2.4 OOTCPN的建模方法
• 3.3 调度系统与OOTCPN模型
• 3.3.1 对象类Petri网关系
• 3.3.2 过渡变迁冲突分析
• 3.3.3 调度模型的主要模块
• 3.4 调度建模
• 3.4.1 基本OOTCPN模型的建立
• 3.4.2 入库系统OOTCPN模型
• 3.4.3 出库系统OOTCPN模型
• 3.4.4 运载装置调度OOTCPN模型
• 3.5 模型分析
• 3.5.1 调度模型的可达性树分析方法
• 3.5.2 调度模型有界性分析
• 3.5.3 调度模型守恒性分析
• 3.5.4 调度模型死锁分析
• 3.5.5 调度模型性能分析
• 3.6 调度算法的设计
• 3.6.1 作业任务分析
• 3.6.2 运载装置调度算法
• 3.7 本章小结
• 第4章 运载装置路径优化
• 4.1 运载装置作业过程分析
• 4.2 建立数学模型
• 4.3 遗传算法
• 4.3.1 遗传算法的产生与发展
• 4.3.2 遗传算法基本过程
• 4.4 运载装置路径优化
• 4.4.1 遗传算法路径优化
• 4.4.2 MATLAB仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 运载装置故障诊断研究及处理
• 5.1 运载装置的故障分析
• 5.2 故障的分级处理
• 5.3 故障处理举例及其自恢复性能
• 5.4 故障处理系统实现
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢