本文關(guān)鍵詞：智能倉(cāng)儲(chǔ)堆垛叉車自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制技術(shù)是控制系統(tǒng)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的控制指令,控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度,從而對(duì)轉(zhuǎn)向過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制。自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制技術(shù)作為自動(dòng)導(dǎo)航車輛實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一,其執(zhí)行效果的好壞直接決定了自動(dòng)導(dǎo)航車輛工作的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性等。本文以電動(dòng)小車作為自動(dòng)轉(zhuǎn)向的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)了一套能夠適用于智能倉(cāng)儲(chǔ)堆垛叉車的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容有如下幾個(gè)方面:1)通過對(duì)國(guó)內(nèi)外自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀的對(duì)比分析,同時(shí)結(jié)合智能倉(cāng)儲(chǔ)堆垛叉車自身的特點(diǎn),提出了一套以電機(jī)控制為主的設(shè)計(jì)方案。以STC89C52RC單片機(jī)為控制系統(tǒng)的核心,以帶死區(qū)的PD控制算法為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心控制算法,在盡量不改變電動(dòng)小車原有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的原則下,以步進(jìn)電機(jī)作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),通過設(shè)計(jì)同步帶和同步輪的傳遞機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞至電動(dòng)小車轉(zhuǎn)向軸從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)小車轉(zhuǎn)向前輪實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作。與此同時(shí),在電動(dòng)小車轉(zhuǎn)向前輪與前橋連接處安裝絕對(duì)值型編碼器用來測(cè)量轉(zhuǎn)向前輪的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向角度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的閉環(huán)控制,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)小車轉(zhuǎn)向過程自動(dòng)化的控制。2)針對(duì)所提出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了相關(guān)的研究與設(shè)計(jì)工作,主要包括步進(jìn)電機(jī)的選型、同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算等,并根據(jù)電動(dòng)小車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)與編碼器進(jìn)行了安裝與固定。3)依據(jù)所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的硬件控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),主要包括主控單片機(jī)的最小系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、液晶顯示模塊、角位移傳感器上拉電路等。在轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)硬件電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),主要包括角位移信號(hào)采集及處理程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、串口通信程序和PD控制算法程序等。4)針對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行了一些相應(yīng)的驗(yàn)證性試驗(yàn),試驗(yàn)內(nèi)容主要包括角位移傳感器標(biāo)定試驗(yàn)、步進(jìn)電機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)以及PD控制算法系數(shù)整定試驗(yàn)。最后,為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)完成的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否達(dá)到響應(yīng)速度快、控制精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等設(shè)計(jì)要求,針對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)堆垛叉車在直線行駛過程中出現(xiàn)的小角度的擺動(dòng)和車輛轉(zhuǎn)彎過程中的大目標(biāo)角度的轉(zhuǎn)向,對(duì)所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)向閉環(huán)試驗(yàn),并根據(jù)系統(tǒng)在目標(biāo)角度附近波動(dòng)情況在程序中加入了死區(qū)區(qū)間,其范圍為[-0.2,0.2]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快較快,最大超調(diào)量低于15%,能夠較快穩(wěn)定下來,沒有出現(xiàn)反復(fù)的回?cái)[現(xiàn)象,能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)導(dǎo)航車輛的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制。
【關(guān)鍵詞】：自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制 轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī) PD控制算法
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH242
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 前言9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國(guó)外自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題研究目的與內(nèi)容13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.3 技術(shù)路線14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 2 自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)16-20
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求16-17
• 2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則16
• 2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)16-17
• 2.2 自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)17-19
• 2.2.1 轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)17
• 2.2.2 轉(zhuǎn)向控制電路的設(shè)計(jì)17-19
• 2.2.3 轉(zhuǎn)向控制算法的選擇19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 3 自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)20-31
• 3.1 引言20
• 3.2 步進(jìn)電機(jī)的匹配選型20-23
• 3.2.1 步進(jìn)電機(jī)的選型依據(jù)20-21
• 3.2.2 轉(zhuǎn)向力矩的測(cè)量21-23
• 3.3 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)23-28
• 3.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝28-29
• 3.5 編碼器的安裝29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-31
• 4 控制系統(tǒng)硬件電路與軟件的設(shè)計(jì)31-47
• 4.1 引言31
• 4.2 硬件電路的設(shè)計(jì)31-35
• 4.2.1 硬件電路總體框架的設(shè)計(jì)31
• 4.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)31-32
• 4.2.3 顯示器模塊的設(shè)計(jì)32-33
• 4.2.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)33-34
• 4.2.5 編碼器上拉電路34-35
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)35-46
• 4.3.1 軟件編譯環(huán)境35-36
• 4.3.2 上位機(jī)通信程序的設(shè)計(jì)36-38
• 4.3.3 角位移傳感器信號(hào)采集與處理程序的設(shè)計(jì)38-39
• 4.3.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)39-41
• 4.3.5 PID控制算法的設(shè)計(jì)41-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的試驗(yàn)分析47-56
• 5.1 步進(jìn)電機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)47-48
• 5.2 編碼器的標(biāo)定試驗(yàn)48-50
• 5.3 PD控制算法系數(shù)整定試驗(yàn)50-54
• 5.3.1 比例系數(shù)的整定試驗(yàn)50-52
• 5.3.2 微分系數(shù)的整定試驗(yàn)52-54
• 5.4 轉(zhuǎn)向閉環(huán)測(cè)試54-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 6 結(jié)論與展望56-58
• 6.1 結(jié)論分析56-57
• 6.2 不足與展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 附錄A 控制系統(tǒng)主程序62-67

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：智能倉(cāng)儲(chǔ)堆垛叉車自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：252129