高速高加速巷道堆垛机仿真设计与控制研究

论文摘要

随着现代化大生产的发展,企业在提高加工制造能力的同时,也在不断的挖掘生产物流潜力,以提高生产系统的总体效益。自动化立体仓库的应用使得企业的生产物流速度大大提高,而堆垛机作为自动化立体仓库的核心物流设备,其工作效率的高低直接影响着自动化立体仓库的运行效率和经济效益。本文以沈阳新松机器人有限公司的某型号双立柱巷道堆垛机为研究对象,分析影响巷道堆垛机水平运行速度及加速度的因素,阐述堆垛机水平运行机构和轮轨附着系数对水平运行加速度的影响,提出增加轮轨附着系数的措施。结合以前基础完善“侧轮式”水平驱动结构的轮轨接触条件,并用有限元分析软件仿真验证其机构的可行性。在分析双立柱巷道堆垛机结构特点的基础上,用三维软件构建堆垛机虚拟样机。通过仿真分析和实际运行经验,对堆垛机结构和轮轨系统采取措施,以减小高速高加速堆垛机的噪音和振动。研究过程中,基于有限元理论和经验公式,运用ANSYS和Matlab软件对巷道堆垛机高速高加速运行时,立柱挠度和振幅、载货台结构动态和疲劳强度、货叉挠度等所关心的问题进行计算和分析。通过仿真分析,验证它们是否能够满足堆垛机高速高加速运行要求,并对其结构改进优化。通过对高速高加速堆垛机运行过程和功能分析,确立堆垛机控制系统的硬件、认址检测方式、通讯和总线方式。结合模糊控制理论,设计模糊PID多模速度控制器,该控制器在堆垛机加速段运行时采用速度模糊PID控制器,在匀速段运行时采用常规PI控制器,在减速段运行时采用位置模糊PID控制器,并借助Matlab软件和实验系统对其速度控制器进行分析研究。本文旨在为自动化立体仓库巷道堆垛机高速高加速化提供系统的研究方法,为解决高速高加速堆垛机设计和分析提供依据,提高自动化立体仓库的仓储效率,其研究成果具有重要的社会和经济意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究背景
• 1.1.3 巷道式堆垛机
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 课题意义和主要内容
• 第二章 堆垛机水平运行机构及轮轨系统
• 2.1 堆垛机水平运行机构
• 2.2 影响水平加速度因素
• 2.2.1 附着系数?
• 2.2.2 水平运行机构
• 2.3 “侧轮同步式”堆垛机水平运行机构
• 2.3.1 驱动力和加速度
• 2.3.2 施力装置设计
• 2.4 轮轨系统分析
• 2.5 堆垛机轮轨系统的有限元分析
• 2.5.1 堆垛机静止
• 2.5.2 堆垛机运动
• 2.6 本章小结
• 第三章 高速高加速巷道堆垛机结构设计
• 3.1 堆垛机的基本结构
• 3.2 堆垛机存取货物分析
• 3.3 堆垛机建模
• 3.4 堆垛机结构数据传递
• 3.5 堆垛机减振降噪
• 3.5.1 轮轨系统减振降噪
• 3.5.2 堆垛机结构减振降噪
• 3.6 本章小结
• 第四章 高速高加速巷道堆垛机主要部件分析
• 4.1 堆垛机立柱
• 4.1.1 立柱挠度计算
• 4.1.2 立柱的振动分析
• 4.1.3 运行速度曲线
• 4.1.4 Matlab 仿真
• 4.1.5 立柱优化
• 4.2 载货台结构动态分析
• 4.2.1 载货台瞬态动力学分析
• 4.2.2 载货台疲劳强度分析
• 4.3 货叉挠度分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 高速高加速巷道堆垛机控制系统
• 5.1 堆垛机控制系统功能要求
• 5.2 堆垛机控制系统采用的硬件
• 5.2.1 控制器
• 5.2.2 认址检测方式
• 5.2.3 现场总线和通讯方式
• 5.3 堆垛机速度控制方案
• 5.3.1 堆垛机速度控制系统图
• 5.3.2 速度控制方案
• 5.3.3 模糊控制器的设计
• 5.3.4 控制器在PLC 中实现
• 5.3.5 MATLAB 仿真
• 5.4 PLC 控制系统
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢