【摘要】：高速堆垛機在重載條件下,傳動軸的柔性變形帶來的電機扭矩和速度的波動會對系統(tǒng)的性能造成負面影響。在傳統(tǒng)建模方法中,為了簡化設計問題,將電機傳動模型中負載側慣量的影響轉換到電機側,忽視了傳動過程中傳動軸的柔性變形對伺服電機輸出扭矩和輸出速度的影響。但隨著重載堆垛機對電機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軸的柔性變形對電機輸出扭矩和輸出速度的影響。因此,針對重載堆垛機高性能控制器的研究具有重要意義。本文以重載堆垛機這類大慣量負載設備的伺服系統(tǒng)為研究對象,綜合考慮了系統(tǒng)的負載慣量及傳動軸柔性變形的影響,建立了大慣量負載伺服系統(tǒng)動力學模型,并對該模型進行了基于ADAMS的動力學仿真分析。為了解決柔性變形對電機輸出扭矩及輸出速度曲線波動的問題。設計了自適應魯棒控制器,將該控制器應用到所建立的動力學模型中,并進行了聯(lián)合仿真分析。首先,將重載堆垛機這類大慣量負載設備的傳動過程簡化為電機通過傳動軸帶動負載進行轉動的模型,依據(jù)牛頓運動學定律建立了大慣量負載伺服系統(tǒng)動力學模型。對模型中傳動軸的柔性化處理前后分別進行了動力學仿真分析,仿真分析發(fā)現(xiàn)柔性化處理后,使用傳統(tǒng)的PID控制器進行控制,與柔性化處理前相比,電機的扭矩及速度輸出曲線會出現(xiàn)較大的波動。然后,為了解決柔性化處理后傳統(tǒng)PID控制器對電機輸出扭矩及輸出速度曲線波動較大的問題,使用反步設計方法設計了自適應魯棒控制器。并對該控制器進行了Lyapunov穩(wěn)定性判定,通過穩(wěn)定性判定證明了該控制器可以應用到大慣量負載伺服系統(tǒng)動力學模型中。最后,為了驗證所設計控制器的有效性,對該模型進行了基于ADAMS與MATLAB的機電聯(lián)合仿真分析,并將所設計的自適應魯棒控制器應用到聯(lián)合仿真中,通過對仿真結果的分析,驗證了所設計的自適應魯棒控制器可以有效緩解因傳動軸柔性變形對電機輸出扭矩及輸出速度曲線波動的影響。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH246
【圖文】：

自動化立體倉庫發(fā)展至今，其實現(xiàn)的功能從原始的單一存儲，發(fā)展到現(xiàn)在的集存儲、逡逑分揀、揀選等功能為一體的綜合的存儲平臺。綜合應用了計算機控制技術、運動控制技逡逑術、可編程邏輯控制技術等前沿技術Ｗ。其發(fā)展可歸納為以下幾個過程：逡逑（１）低效能模式逡逑上世紀八十年代初，堆垛機速度控制方式主要采用電動機進行控制，可手動對堆垛逡逑機的高低速進行切換，這種速度切換方式制約了堆垛機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，其水平運行速度達到１２５ｍ／ｍｉｎ，升降速度達到３０ｍ／ｍｉｎ。運逡逑行速度的提升又面臨另一個突出問題，如何讓運行機構停止，這就導致制動過程中機械逡逑振動和噪聲產生，但變頻器的出現(xiàn)緩解了該問題。逡逑（２）高效能模式逡逑隨著自動化立體倉庫倉儲量的提升，巷道堆垛機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為基礎，實現(xiàn)了平穩(wěn)速度控制無沖擊運行。針對堆逡逑垛機加減速的振動與升降小車停止時出現(xiàn)的跳動現(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題，提高了控制器的響應速度，使巷道堆垛機運行速度得到了較大幅度逡逑

逑任務�；驅⒇浉駜鹊呢浳锶〕鲞\送到巷道口的工作臺，完成貨物的出庫任務［３］。其作業(yè)逡逑過程如圖１．１所示。逡逑入邐振ｉｒｖｗ貨物入庫邐璀r>廠逡逑庫邋進庫入口邋ｈ．７！信息輸入邐入庫逡逑，邐邋ＴＴ邐＇邐７＼逡逑＼／邐邐邋邐Ｌ逡逑倉庫管理系統(tǒng)控制堆扢機＇逡逑中心邋＼ｎ／邋中心邋一一１／邐入庫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‘ｔ理邐堆每機Ｍ、丨！／邐丨貨物出庫丨逡逑庫邐中心邐出庫邐￣，／邋ｕｍｒ－Ａｉ邋＿站臺逡逑＼邐／邐邐邐邐＇邐ｖ邐／邐邐／逡逑－邋＾逡逑圖丨．１出入庫作業(yè)過程圖逡逑自動化立體倉庫發(fā)展至今，其實現(xiàn)的功能從原始的單一存儲，發(fā)展到現(xiàn)在的集存儲、逡逑分揀、揀選等功能為一體的綜合的存儲平臺。綜合應用了計算機控制技術、運動控制技逡逑術、可編程邏輯控制技術等前沿技術Ｗ。其發(fā)展可歸納為以下幾個過程：逡逑（１）

蘭州交通大學碩士學位論文垛機的控制系統(tǒng)逡逑垛機的控制結構分析逡逑堆垛機的控制結構逡逑垛機作為自動化立體倉庫中的搬運設備，而控制系統(tǒng)是堆垛機運動過程執(zhí)。其控制系統(tǒng)主要包括倉儲監(jiān)控計算機、倉儲調度計算機、交換機、控制系統(tǒng)、觸摸屏、控制器（Ｓ７－３００ＰＬＣ）、變頻器和執(zhí)行機構等構成。堆垛構如圖２．１所示：逡逑

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