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机械式三维立体车库机械结构及控制系统设计

作　者: 段文军
导　师: 李剑锋
学　校: 北京工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 机械式三维立体车库 行走小车 集散控制系统 存取调度优化
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 1次
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内容摘要


随着我国经济的迅速发展和城市建设的不断加强,多种技术集成的机械式立体车库已经成为解决城市停车的难题的必然途径。本文以三维立体车库为研究对象,从该车库的机械结构、控制系统及车辆的存取调度优化等几个方面展开对此种类型的车库进行研究。首先,阐述了机械式三维立体车库的总体结构,介绍了三维立体车库的主体钢架、升降机构、横移机构及旋转台等组成部分的结构及运行原理,在分析了车库的关键结构部件行走小车种类,以往行走小车的结构及运行特点后,设计了两种液压式行走小车,重点介绍了其各自的结构特点、运动过程及其运行原理。对于立体车库技术研究有一定的借鉴意义。其次,在以集散控制系统理论为基础,分析了车库的运动特点和功能需求,确定了控制系统的总体方案。该系统总体方案基于集散控制系统的思想,以集中控制和分散管理为指导原则,选用IPC和PLC构成上下位机的结构形式,从而实现系统控制目标。上位机的硬件采用IPC作为上位机,并完成了上位机用户界面和通信程序的编写。通信硬件采用基于RS232/RS485的点对多点串口通讯网络,设置了通信协议以保证上下位机通信畅通。下位机的功能主要是完成各个运动机构的定位控制,先完成下位机PLC的总体布局,I/O点分配以及电路图的设计,再各硬件元器件的选择,最后实现了硬件电路的连接、软件程序的编写,并对控制系统总体进行了调试,达到了控制的功能。最后,由于巷道堆垛类立体车库的车辆出入口相对较少,造成的用户的平均等待时间较长、堆垛机的工作负荷较大,从调度策略的角度进行分析,利用改进遗传算法,建立了以总存取时间为目标函数的数学模型,采用混合编码,改良的OX交叉算子对立体车库进行调度策略的优化。进过仿真实验分析和对比,得到了较优的存取序列,以使总的存取时间最少。对于巷道堆垛式立体车库的存取策略的改进有一定的意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 立体车库的概述  8-11
    1.1.1 概述  8
    1.1.2 立体车库的分类及其特点  8-11
  1.2 立体车库的国内外发展状况  11-14
    1.2.1 国外的发展状况  11
    1.2.2 国内的发展现状  11-14
  1.3 论文的目的与意义  14
  1.4 论文研究的主要内容  14-16
第2章 立体车库机械结构设计  16-29
  2.1 车库机械结构的总体设计  16-18
    2.1.1 各类车库结构特点比较  16-17
    2.1.2 车库的选型  17
    2.1.3 立体车库的结构组成及工作原理  17-18
  2.2 主体钢架结构  18
  2.3 升降机构  18
  2.4 横移机构  18-19
  2.5 搬运器的设计  19-26
    2.5.1 搬运器的概述  19-20
    2.5.2 V 型夹臂式行走小车设计  20-24
    2.5.3 楔形块式行走小车设计  24-26
  2.6 其他辅助机构  26-28
    2.6.1 旋转台  27
    2.6.2 超速保护系统  27-28
  2.7 本章小结  28-29
第3章 控制系统设计  29-66
  3.1 车库控制系统的总体方案  29-38
    3.1.1 集散控制系统理论  29-33
    3.1.2 车库控制系统方案  33-38
  3.2 上位机设计  38-42
    3.2.1 IPC 的技术特点  38
    3.2.2 IPC 的主要结构  38-39
    3.2.3 上位机硬件的选择  39
    3.2.4 上位机程序的编写  39-42
  3.3 通信协议  42-52
    3.3.1 通信协议的概述及种类  42-45
    3.3.2 串行通信的参数设置  45-50
    3.3.3 通信协议设置  50-52
  3.4 下位机设计  52-63
    3.4.1 PLC 控制系统方案  52-53
    3.4.2 控制系统的硬件电路设计  53-57
    3.4.3 PLC 程序的编写  57-59
    3.4.4 其他元器件的选型  59-63
  3.5 硬件连接与调试  63-65
    3.5.1 硬件电路连接  63
    3.5.2 调试  63-65
  3.6 本章小结  65-66
第4章 车库的车辆出入库调度优化  66-83
  4.1 巷道堆垛类车库分析  66-67
    4.1.1 车库的优缺点分析  66
    4.1.2 机械式三维立体车库库位编号  66-67
  4.2 排队理论和遗传算法的简介  67-72
    4.2.1 排队论简介  67-70
    4.2.2 遗传算法简介  70-72
  4.3 车库的车辆出入库调度优化  72-82
    4.3.1 初始群体确定及编码  72-75
    4.3.2 适应度函数的计算  75-77
    4.3.3 遗传算子的选择  77-80
    4.3.4 算例计算与分析  80-82
    4.3.5 仿真实验结果  82
  4.4 本章小结  82-83
结论  83-84
参考文献  84-87
附录  87-93
攻读硕士学位期间发表的成果  93-94
致谢  94

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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