论文总字数：20438字

摘 要

随着科技的发展，企业生产规模日趋增大，物资运输成本也愈来愈高。放眼现在，物流的发展程度完全超出了我们的想象，它也极大地便利了我们的生活。所以减少物流的成本以及提高运输的速率就尤为重要。相比于传统物流的人工运输方式，立体仓库显然可以更好地完成这两点，它自动化程度高，在21世纪更是以不可阻挡的速度朝着智能化的方向发展。除此之外，它还拥有更高的空间利用率。而在立体仓库的众多组成部分当中堆垛机又是立体仓库第一生产力，它和工作效率直接挂钩的指标是工作速度和工作路径。故本文将对立体仓库堆垛机进行建模，确定控制方案。接着确定传递函数，结合速度控制方案进行仿真；最后对堆垛机路径进行案例分析和建模，在智能算法中选择遗传算法进行路径的优化并进行仿真。

关键词：模糊PID控制 遗传算法 路径优化

Research on speed control and path optimization of stacker in three-dimensional warehouse

Abstract

With the development of science and technology, there are more and more production plants and the cost of transporting goods is increasing. Today the level of development of logistics is far beyond our imagination outside. You is very helpful to us, therefore it is very important to reduce the logistics costs and the logistics relationship to Transport Of course, the three-dimensional camp is able to achieve these two goals, as the traditional logistics manual Transport. er is highly automated, tends to intelligence at uncontrollable speed in the 21st. References External links.In addition, it has a high Loading.Space-Stacker is the first edition of the camp, Depending on the speed and path it is directly with the operating efficiency Working paper will model stereo storage stack and measure the control schema IDann combines it with the speed control schema to determine and simulate the transmission function; Finally, esThe case and modelling of the stack path are performed and the genetic algorithm is selected to optimize and simulate the path in the intelligent algorithm.

Keywords： Fuzzy PID;genetic algorithm;Path optimization

目 录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 引言 5

1.1国内外研究现状 5

1.1.1 国内研究现状 5

1.1.2 国外研究现状 5

1.2研究的目的和意义 6

1.3 课题的主要研究内容 7

第二章 立体仓库控制系统数学模型建立 8

2.1立体仓库堆垛机的分类 8

2.2行走和传动结构设计与分析 8

2.2.1行走结构的设计 8

2.2.2 堆垛机传动结构设计 10

2.3控制方案 14

2.3.1速度控制系统结构 14

2.3.2位置检测方式 14

2.4速度控制数学模型的建立 15

2.4.1控制系统的选择 15

2.4.2 控制系统中主要传递函数 16

2.4.3变频器数学模型建立 16

2.2.4传动机构数学模型建立 17

2.2.5电机数学模型建立 18

第三章 堆垛机速度控制 19

3.1速度控制方案 19

3.1.1 堆垛机的实际工作分析 19

3.1.2 立体仓库速度控制系统方案 20

3.2主要环节的传递函数 21

3.3 速度控制系统设计和仿真 21

3.3.1模糊控制器的设计 21

3.3.1速度控制Matlab/Simulink仿真 28

第四章 路径优化研究 30

4.1货位存取原则 30

4.1.1货架的设计分析 30

4.1.2 货架货位存储策略 30

4.1.3 货位分配原则 31

4.2 货位优化设计 32

4.2.1 模型设计 32

4.2.2案例分析 32

4.2.3 智能算法的选择 34

4.2.4 遗传算法的设计 35

4.3堆垛机路径优化 38

4.3.1作业过程建模 38

4.3.2 路径优化仿真实现 39

第五章 总结与展望 43

5.1总结 43

5.2系统评价 43

5.3展望 43

参考文献 45

致 谢 47

第一章 引言

1.1国内外研究现状

1.1.1 国内研究现状

我国对立体仓库堆垛机的研究可以追溯到上世纪60年代，也就是那个温饱问题还没有完全解决的日子。1963年，国家机械部在北京的研究所宣布：我国第一台桥式堆垛起重机出现了，它的出现为我国后续立体仓库的发展打下来基础。只不过当时的发展速度比较缓慢，直到十年之后的1973年，还是那个研究所，又一次向我们展示了我国第一个使用计算机进行控制的高架仓库，它身高15m，于1980年投入生产。时至今日，我国的高架仓库以已逾2500座之多。它优点众多，擅长物流周转、空间利用，很多企业都需要它。数据显示:21世纪以来，我国对高架仓库实现了从量变到质变的转化，03年一年就建设了30~40座自动化立体仓库。之后两年以每年40多座的速度稳定增长.05年贡献GDP约4亿。也许在现在看来微不足道，但是在当年，这可是一个不小的数字。到了06年底，我国所拥有的自动化立体仓库已逾500座，当时年增长80多座。又过了一年之后，这个数字又增加至100。到了2010年，国内一年可以建造近200座立体仓库，三年直接翻番，产值也超过了15亿。截止至2010年底，据不完全统计，我国一共建有自动化立体仓库2000座左右，其中至少有1500座仍在使用。可以看到 ，21世纪以来我国的立体仓库行业及相关产业飞速发展，推动了经济的发展，这也从侧面反映出了我国在建设自动化和智能化的过程中一步一个脚印地稳步前进。

自动化立体仓库是一个包含多学科的复杂系统，它的发展不仅与仓库有关，更重要的是其相关学科如计算机、PLC等行业的发展。所以说，现在的行业发展大多都具有多元化，在自身稳定发展的同时，时刻关注其它行业的发展，将它们有用的东西用到自己身上，可能就能踩到跳板，实现发展上的质变。

1.1.2 国外研究现状

由于工业革命等因素的影响，国外对立体仓库的研究要领先国内。二战之后,在生产技术高速发展的时期，自动化立体仓库蓬勃发展。50年代初到60年代初这十年间，美国作为战胜国，科技如雨后春笋般飞速发展，与此同时，堆垛机的工作方式也在不断地进步和发展;到了1963年，此时的美国科技发达，无论是立体仓库还是计算机的发展都已领先世界。于是，美国开始在在高架仓库中运用计算机控制技术，这一用直接改变了堆垛机从人为控制到自动控制的革命性的跨越，可以说是堆垛机史上的里程碑。也就是说，计算机控制的高架仓库在这个时候问世了，这也算是自动化立体仓库的最早的前身。随后，世界上一些发达的西方国家开始学习并运用这种技术，甚至已经形成了专门的学科。几年后，到了60年代中期，高架仓库传入日本，作为当时亚洲的霸主，为了重振经济，日本一路发展成为了世界上自动化高架仓库拥有量最多的几个国家之一。这也告诉我们，科技的发展与国家的强大是相辅相成的：强大的国家能最先使用发达的技术，而发达的技术反过来又推动国家的强盛，落后就要挨打。

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