新型仓储机械手控制系统的设计与仿真.doc

　　周晓光　新型仓储机械手控制系统的设计与仿真 设计· 研究· 制造　 新型仓储机械手控制系统 的 设 计 与 仿 真 周晓光　李　金　余　瑾　　 (北京邮电大学机械电子工程系　北京　100876) 　　 摘　要　自动化立体仓库在工业生产中应用日益广泛, 仓储机械手的性能在这里起到至关 重要的作用。本文介绍了利用交流变频调速技术设计的新型仓储机械手的控制系统, 并利用 M A TLAB 软件对仓储机械手控制系统进行计算机辅助设计和仿真, 为实际控制系统的设计和 调试提供了理论依据, 并取得良好的效果。 关键词　交流调速系统　变频调速技术　计算机仿真　物料搬运技术 Abstract　The app lication of auto so lid2sto rage is becom ing popular in m anufacture. The capability of its fetching m anipulato r is one of the mo st impo rtant fato rs in this system. This paper introduces the contro l system of the fetching m anipulato r using AC frequency speed contro l techno logy. W ith MA TLAB, the com up ter2aided sim ulation and design are carried out fo r the system. The result of sim ulation can be available fo r the design of real contro l system. A nd w e go t an excellent result in p ractice. Keywords 　 AC Speed2contro lled System 　 V ariable F requency Speed Contro l System 　 Computer Sim ulation T ranspo rt System 引　言 率、缩短用户等待时间、减少库存, 使轻工生产达 物料搬运技术是 C IM S 系统的重要组成部 到高度自动化的水平。 分。它主要包括输送技术、仓储技术和生产技术 3 1　新型仓储机械手控制系统的设计 个方面, 而仓储技术是整个先进物流系统的出发 自动化立体仓库实现技术的关键是仓储机械 点。 手的设计、制作。其性能的优劣直接影响到系统的 轻工生产自动化技术中物流技术占有举足轻 性能和使用。仓储机械手需要完成机械手的水平 重的地位。轻工生产企业, 利用自动化立体仓库结 行走、垂直升降、货物侧向送取等三维运动。传统 构紧凑、占地面积小、存储量大、可直接快速抓取 的仓储机械手采用直流电机驱动方式, 维修工作 每个库存单元的货物等特点, 再结合数据库技术、 量较大, 给用户的日常使用带来一定的困难。单片 网络技术、条码技术、计算机控制等相关技术, 可 机控制系统的抗干扰能力相对较弱, 影响了系统 实现货物的合理存储、快速定位存取、提高生产效 的可靠性。大部分仓储机械手采用开环控制方式, · 30· L ight Industry M achinery  　　周晓光　新型仓储机械手控制系统的设计与仿真 设计· 研究· 制造　 定位精度较低, 不适宜轻工机械中一些较小的备 作了一新型仓储机械手的控制系统。该系统的框 品部件的存储。因此, 我们根据当前技术发展, 采 图如下: 用 PLC 控制器及交流变频调速传动方式设计、制 图 1　系统结构框图 2　自动化立体仓库系统对上货平台水平行走的 　　其运行模式如图 2 所示。 运行模式 自动化立体仓库中仓储机械手的运动分 3 部 分: 机械手的水平行走、垂直升降、货物侧向送取 等三维运动。这 3 部分的传动系统相似, 在本文中 仅选取水平行走的传动系统进行讨论。 一般轻工机械备品自动化立体仓库的货位间 隔小, 要求电机频繁快速起停, 且定位要求准确, 并防止过冲(这可通过定位传感器信号的反馈, 强 图 2　运行速度曲线 制制动来实现, 不在本文讨论范围内)。因此系统 可由此速度图求得系统的位置控制定位曲线 采取高速起动, 分级减速的控制方式。 (见图 9)。 根据立体仓库的几何尺寸和设计指标, 对水 3　系统数学模型的建立 平运动提出如下速度要求: 数学模型的建立是系统仿真的基础和关键。 (1) 始末货位距离 2 格, 3 档起动; 评价模型的质量不仅要考虑系统输入输出数据的 (2) 始末货位距离≤2 格, 2 档起动; 拟合精度,