基于PLC搬砖车自动控制系统的研究

论文摘要

现阶段我国搬砖车控制还处于全手动操作模式,驾驶员手动控制搬砖车的各个手臂动作实现拢砖、抱砖和码垛等操作。在对砖块进行抓取和码垛过程中,驾驶员需要控制机械手对砖块进行精确定位,而搬砖车的机械手的关节较多,控制过程较为复杂,通常需要一个经验丰富的驾驶员对机械手进行手动控制,达到机械手定位的目的。这种落后的操作模式,一方面对驾驶员的要求较高,而且时常因为驾驶员的误操作导致砖垛倒塌,甚至危机工作人员的安全；另一方面,在工作过程中,因驾驶员的随意性和盲目性,导致搬砖车的运行效率较低,增加了搬砖车的燃油消耗。本文根据目前国内外搬砖车的研究现状和发展趋势,提出了一种适用于传统搬砖车的自动控制系统设计方案。此系统以PLC可编程控制器为核心,对各个传感器进行数据采集后判断砖块位置,控制液压机械手臂对砖块进行抓取操作。本课题的研究重点就是搬砖车的液压控制系统、可编程控制器以及模糊算法处理的相应问题。本论文的主要研究工作可概括为以下几个方面：(1)分析传统液压搬砖车的液压控制系统、机械结构及控制原理,根据国内外搬砖车的发展状况,提出搬砖车的自动控制系统的控制方案。(2)设计两输入单输出的模糊控制系统,利用MATLAB模糊控制工具对控制器进行设计,并完成离线模糊控制表。(3)根据控制系统的I/O口和运算速度,对PLC进行选型,并完成PLC的硬件组态,以及完成模糊控制的PLC软件实现,将模糊控制与PLC相结合。(4)通过利用实验室的现有设备对搬砖车自动控制系统的部分功能进行调试。本课题首次将模糊控制算与PLC结合的方法应用到搬砖车上,摆脱了传统控制系统低精度、低效率等缺点,充分发挥PLC编程方便、适应性强以及抗干扰性强等优点,提高搬砖车的自动控制水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文的提出
• 1.2 搬砖车的研究现状和存在的问题
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 论文的研究意义
• 2 搬砖车结构介绍与系统总体设计
• 2.1 搬砖车的结构
• 2.2 改进前的搬砖车液压系统
• 2.3 传统搬砖车控制系统
• 2.4 改进后的搬砖车控制方案
• 3 硬件选型与设计
• 3.1 PLC控制器的介绍
• 3.2 人机界面
• 4 模糊控制器的设计
• 4.1 模糊控制器系统理论概述
• 4.2 模糊语言变量的语言值分档和模糊论语分级的选取
• 4.3 量化因子及其确定方法
• 4.4 模糊子集隶属函数的确定
• 4.5 模糊控制规则及算法
• 4.6 实时精确量的量化及模糊化
• 4.7 模糊推理
• 4.8 解模糊
• 4.9 比例因子
• 4.10 模糊控制系统的PLC实现
• 5 搬砖车控制系统的软件设计
• 5.1 模糊算法的软件实现
• 5.2 搬砖车位置计算功能块
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间主要研究成果