自动化立体仓库堆垛机控制系统的设计与研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 自动化立体仓库的历史及研究现状
• 1.3 堆垛机的发展及研究现状
• 1.4 课题的研究内容
• 1.5 小结
• 第2章 堆垛机的控制功能及位置控制分析
• 2.1 巷道堆垛机的控制功能及其工作过程
• 2.2 堆垛机控制模块功能分析
• 2.3 堆垛机位置控制
• 2.3.1 定位控制
• 2.3.2 认址检测方式
• 2.3.3 位置的定位方法
• 2.4 堆垛机的速度曲线分析
• 2.5 堆垛机位置控制系统传递函数
• 2.6 小结
• 第3章 预测模糊控制在堆垛机位置控制中的应用
• 3.1 模糊理论的基本概念
• 3.2 模糊控制理论
• 3.2.1 模糊控制的基本思想
• 3.2.2 模糊控制系统的组成及基本原理
• 3.2.3 模糊控制器的设计
• 3.3 预测控制理论概述
• 3.4 堆垛机位置控制中的预测模糊控制算法设计
• 3.4.1 预测模糊控制方式
• 3.4.2 预测模糊控制的推理过程
• 3.4.3 预测模糊控制规则形式
• 3.4.4 预测模糊控制器的设计
• 3.5 堆垛机位置预测模糊控制仿真
• 3.6 小结
• 第4章 堆垛机控制系统的硬件设计
• 4.1 堆垛机控制系统硬件总体设计
• 4.2 控制器外围电路设计
• 4.2.1 电源电路设计
• 4.2.2 复位电路设计
• 4.2.3 时钟电路设计
• 4.2.4 存储器接口电路设计
• 4.3 电动机的控制电路
• 4.3.1 变频器的变频原理
• 4.3.2 变频器的选型
• 4.3.3 变频器接口电路
• 4.3.4 变频器的连接
• 4.4 红外通讯技术及其接口电路
• 4.4.1 红外通讯基本协议
• 4.4.2 RS—232 串行通讯
• 4.4.3 RS—232 串行通讯接口电路
• 4.5 LCD 显示控制电路设计
• 4.5.1 SED1335 液晶控制器介绍
• 4.5.2 SED1335 液晶控制器显示驱动的硬件电路
• 4.6 键盘控制电路设计
• 4.6.1 ZLG7290 芯片介绍
• 4.6.2 键盘显示的硬件电路
• 4.7 小结
• 第5章 堆垛机控制系统的软件设计
• 5.1 系统的启动
• 5.2 μC/OS-Ⅱ在堆垛机控制器LPc2210上的移植
• 5.3 系统任务设计及调度
• 5.4 数据的采集和输出任务
• 5.5 与上位机通讯及堆垛机工作程序解析任务
• 5.6 堆垛机运动控制任务
• 5.7 键盘处理任务
• 5.8 堆垛机控制界面处理任务
• 5.6 软件抗干扰设计
• 5.10 小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 堆垛机控制系统的人机界面的调试电路板
• 附录 B 自动化立体仓库图片
• 个人简历及在学期间发表的学术论文