堆垛機(jī)定位控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心運(yùn)行設(shè)備，大容量高效率的立體倉(cāng)庫(kù)對(duì)堆垛機(jī)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和快速性的要求非常高。堆垛機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)行速度、平穩(wěn)性及機(jī)械部分設(shè)計(jì)制造的成本決定了倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行效率和成本，而堆垛機(jī)的運(yùn)行效率主要由定位控制系統(tǒng)決定。所以，研究堆垛機(jī)的定位控制系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義。
　　堆垛機(jī)的定位控制，涉及到了貨位定位認(rèn)址檢測(cè)技術(shù)、電機(jī)運(yùn)行控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、柔性材料彈性件的擺動(dòng)控制技術(shù)、以及制動(dòng)停止的精確定位

2、控制等技術(shù)的應(yīng)用。論文主要針對(duì)堆垛機(jī)定位控制中的立柱擺動(dòng)及水平行走機(jī)構(gòu)定位問(wèn)題，采用理論建模、設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制策略并進(jìn)行仿真分析的研究方法，從建立立柱動(dòng)態(tài)模型及機(jī)電系統(tǒng)各部分模型、立柱擺動(dòng)抑制控制和精確定位控制三個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。
　　首先，分析了堆垛機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的定位控制原理及組成元件的特點(diǎn)，明確了控制對(duì)象及影響堆垛機(jī)定位精度的因素，如定位過(guò)程中立柱擺動(dòng)、堆垛機(jī)大慣量特性、傳感器噪聲及高運(yùn)行速度等。設(shè)計(jì)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(jī)機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)模型、伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)模型。通過(guò)對(duì)堆垛機(jī)立柱進(jìn)行簡(jiǎn)化，根據(jù)歐拉-伯努利懸臂梁理論，得到了堆垛機(jī)制動(dòng)停止時(shí)立柱擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，通過(guò)設(shè)計(jì)堆垛機(jī)精確快速定位的控制策略，使堆垛機(jī)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(jī)立柱擺動(dòng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于輸入整形技術(shù)的立柱擺動(dòng)抑制

4、控制器，使堆垛機(jī)定位停止時(shí)立柱能快速的停止下來(lái)；另一方面，設(shè)計(jì)二自由度結(jié)構(gòu)的控制器使堆垛機(jī)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(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證控制器的有效性。
　　最后，論文從堆垛機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)方面分析了堆垛機(jī)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