堆垛機定位控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、堆垛機是自動化立體倉庫的核心運行設(shè)備，大容量高效率的立體倉庫對堆垛機的可靠性、經(jīng)濟性和快速性的要求非常高。堆垛機在X、Y、Z三個方向的運行速度、平穩(wěn)性及機械部分設(shè)計制造的成本決定了倉庫的運行效率和成本，而堆垛機的運行效率主要由定位控制系統(tǒng)決定。所以，研究堆垛機的定位控制系統(tǒng)具有重要的實際意義。
　　堆垛機的定位控制，涉及到了貨位定位認址檢測技術(shù)、電機運行控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、柔性材料彈性件的擺動控制技術(shù)、以及制動停止的精確定位

2、控制等技術(shù)的應(yīng)用。論文主要針對堆垛機定位控制中的立柱擺動及水平行走機構(gòu)定位問題，采用理論建模、設(shè)計相應(yīng)的控制策略并進行仿真分析的研究方法，從建立立柱動態(tài)模型及機電系統(tǒng)各部分模型、立柱擺動抑制控制和精確定位控制三個方面進行了深入研究。
　　首先，分析了堆垛機在X、Y、Z三個方向運動的定位控制原理及組成元件的特點，明確了控制對象及影響堆垛機定位精度的因素，如定位過程中立柱擺動、堆垛機大慣量特性、傳感器噪聲及高運行速度等。設(shè)計了基于雙位

3、置環(huán)的二分步定位控制方式，并把定位精度和快速響應(yīng)性作為判別定位控制系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵性能指標(biāo)。建立了堆垛機機電系統(tǒng)機械傳動模型、伺服電機和驅(qū)動器的驅(qū)動模型。通過對堆垛機立柱進行簡化，根據(jù)歐拉-伯努利懸臂梁理論，得到了堆垛機制動停止時立柱擺動的運動學(xué)和動力學(xué)模型。
　　其次，通過設(shè)計堆垛機精確快速定位的控制策略，使堆垛機在定位精度、快速響應(yīng)和穩(wěn)定性方面具有良好的性能。一方面，根據(jù)堆垛機立柱擺動的特點，設(shè)計了基于輸入整形技術(shù)的立柱擺動抑制

4、控制器，使堆垛機定位停止時立柱能快速的停止下來；另一方面，設(shè)計二自由度結(jié)構(gòu)的控制器使堆垛機在水平行走方向精確定位。之后將兩控制模塊結(jié)合在一起，確定最終的控制方案。借助Matlab軟件建立控制器的Simulink模型，得到仿真曲線，并對仿真結(jié)果進行對比分析，驗證控制器的有效性。
　　最后，論文從堆垛機硬件和軟件設(shè)計方面分析了堆垛機定位控制系統(tǒng)的應(yīng)用方法。應(yīng)用系統(tǒng)以PLC為控制核心，采用精確定位控制算法、profibus通信方式及條碼