發(fā)布時(shí)間：2020-07-21 07:54

【摘要】：高速堆垛機(jī)在重載條件下,傳動(dòng)軸的柔性變形帶來(lái)的電機(jī)扭矩和速度的波動(dòng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能造成負(fù)面影響。在傳統(tǒng)建模方法中,為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)問(wèn)題,將電機(jī)傳動(dòng)模型中負(fù)載側(cè)慣量的影響轉(zhuǎn)換到電機(jī)側(cè),忽視了傳動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)軸的柔性變形對(duì)伺服電機(jī)輸出扭矩和輸出速度的影響。但隨著重載堆垛機(jī)對(duì)電機(jī)功率和承載能力的提升,傳統(tǒng)的控制器不能有效控制因傳動(dòng)軸的柔性變形對(duì)電機(jī)輸出扭矩和輸出速度的影響。因此,針對(duì)重載堆垛機(jī)高性能控制器的研究具有重要意義。本文以重載堆垛機(jī)這類大慣量負(fù)載設(shè)備的伺服系統(tǒng)為研究對(duì)象,綜合考慮了系統(tǒng)的負(fù)載慣量及傳動(dòng)軸柔性變形的影響,建立了大慣量負(fù)載伺服系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)該模型進(jìn)行了基于ADAMS的動(dòng)力學(xué)仿真分析。為了解決柔性變形對(duì)電機(jī)輸出扭矩及輸出速度曲線波動(dòng)的問(wèn)題。設(shè)計(jì)了自適應(yīng)魯棒控制器,將該控制器應(yīng)用到所建立的動(dòng)力學(xué)模型中,并進(jìn)行了聯(lián)合仿真分析。首先,將重載堆垛機(jī)這類大慣量負(fù)載設(shè)備的傳動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化為電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的模型,依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)定律建立了大慣量負(fù)載伺服系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)模型中傳動(dòng)軸的柔性化處理前后分別進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析,仿真分析發(fā)現(xiàn)柔性化處理后,使用傳統(tǒng)的PID控制器進(jìn)行控制,與柔性化處理前相比,電機(jī)的扭矩及速度輸出曲線會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。然后,為了解決柔性化處理后傳統(tǒng)PID控制器對(duì)電機(jī)輸出扭矩及輸出速度曲線波動(dòng)較大的問(wèn)題,使用反步設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了自適應(yīng)魯棒控制器。并對(duì)該控制器進(jìn)行了Lyapunov穩(wěn)定性判定,通過(guò)穩(wěn)定性判定證明了該控制器可以應(yīng)用到大慣量負(fù)載伺服系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中。最后,為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器的有效性,對(duì)該模型進(jìn)行了基于ADAMS與MATLAB的機(jī)電聯(lián)合仿真分析,并將所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)魯棒控制器應(yīng)用到聯(lián)合仿真中,通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)魯棒控制器可以有效緩解因傳動(dòng)軸柔性變形對(duì)電機(jī)輸出扭矩及輸出速度曲線波動(dòng)的影響。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH246
【圖文】：

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展至今，其實(shí)現(xiàn)的功能從原始的單一存儲(chǔ)，發(fā)展到現(xiàn)在的集存儲(chǔ)、逡逑分揀、揀選等功能為一體的綜合的存儲(chǔ)平臺(tái)。綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技逡逑術(shù)、可編程邏輯控制技術(shù)等前沿技術(shù)Ｗ。其發(fā)展可歸納為以下幾個(gè)過(guò)程：逡逑（１）低效能模式逡逑上世紀(jì)八十年代初，堆垛機(jī)速度控制方式主要采用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，可手動(dòng)對(duì)堆垛逡逑機(jī)的高低速進(jìn)行切換，這種速度切換方式制約了堆垛機(jī)向著高速化的方向發(fā)展。隨著速逡逑度控制方式的不斷發(fā)展，其水平運(yùn)行速度達(dá)到１２５ｍ／ｍｉｎ，升降速度達(dá)到３０ｍ／ｍｉｎ。運(yùn)逡逑行速度的提升又面臨另一個(gè)突出問(wèn)題，如何讓運(yùn)行機(jī)構(gòu)停止，這就導(dǎo)致制動(dòng)過(guò)程中機(jī)械逡逑振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生，但變頻器的出現(xiàn)緩解了該問(wèn)題。逡逑（２）高效能模式逡逑隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)量的提升，巷道堆垛機(jī)向著高速化的方向發(fā)展，出現(xiàn)了逡逑ＡＳ２１模式，該模式是以高效率存儲(chǔ)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)速度控制無(wú)沖擊運(yùn)行。針對(duì)堆逡逑垛機(jī)加減速的振動(dòng)與升降小車停止時(shí)出現(xiàn)的跳動(dòng)現(xiàn)象，Ｓ形速度曲線控制方式的出現(xiàn)有逡逑效的解決了該問(wèn)題，提高了控制器的響應(yīng)速度，使巷道堆垛機(jī)運(yùn)行速度得到了較大幅度逡逑

逑任務(wù)�；�?qū)⒇浉駜?nèi)的貨物取出運(yùn)送到巷道口的工作臺(tái)，完成貨物的出庫(kù)任務(wù)［３］。其作業(yè)逡逑過(guò)程如圖１．１所示。逡逑入邐振ｉｒｖｗ貨物入庫(kù)邐璀r>廠逡逑庫(kù)邋進(jìn)庫(kù)入口邋ｈ．７！信息輸入邐入庫(kù)逡逑，邐邋ＴＴ邐＇邐７＼逡逑＼／邐邐邋邐Ｌ逡逑倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)控制堆扢機(jī)＇逡逑中心邋＼ｎ／邋中心邋一一１／邐入庫(kù)逡逑邐邐邐邐邐邐邐＇邋邐邐邐邐逡逑Ｚ邋＾邐Ｚ邋Ａ逡逑］邐１邋廠邐＼／逡逑出邐丨倉(cāng)‘ｔ理邐堆每機(jī)Ｍ、丨�。�邐丨貨物出庫(kù)丨逡逑庫(kù)邐中心邐出庫(kù)邐￣，／邋ｕｍｒ－Ａｉ邋＿站臺(tái)逡逑＼邐／邐邐邐邐＇邐ｖ邐／邐邐／逡逑－邋＾逡逑圖丨．１出入庫(kù)作業(yè)過(guò)程圖逡逑自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展至今，其實(shí)現(xiàn)的功能從原始的單一存儲(chǔ)，發(fā)展到現(xiàn)在的集存儲(chǔ)、逡逑分揀、揀選等功能為一體的綜合的存儲(chǔ)平臺(tái)。綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技逡逑術(shù)、可編程邏輯控制技術(shù)等前沿技術(shù)Ｗ。其發(fā)展可歸納為以下幾個(gè)過(guò)程：逡逑（１）

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文垛機(jī)的控制系統(tǒng)逡逑垛機(jī)的控制結(jié)構(gòu)分析逡逑堆垛機(jī)的控制結(jié)構(gòu)逡逑垛機(jī)作為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的搬運(yùn)設(shè)備，而控制系統(tǒng)是堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程執(zhí)。其控制系統(tǒng)主要包括倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、倉(cāng)儲(chǔ)調(diào)度計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、控制系統(tǒng)、觸摸屏、控制器（Ｓ７－３００ＰＬＣ）、變頻器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。堆垛構(gòu)如圖２．１所示：逡逑

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