【正文】 提高系統(tǒng)的動態(tài)響應指標，使系統(tǒng)抗干擾能力增大。因此，選用MATLAB來進行仿真。[51]，更新參數(shù)，然后觀察系統(tǒng)的超調(diào)量，此處可以通過速度曲線來看出超調(diào)量，發(fā)現(xiàn)超調(diào)量過大，則要增大Kd的值，直到系統(tǒng)的超調(diào)量逐漸減小。若要是用位置/速度控制模式來進行研究，需要把驅(qū)動器的參數(shù)Pr02設置為3。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及報表打印功能設計 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構建本文。運動控制器對于步進電機的控制模式有兩種[55]，一種是脈沖/方向控制，一種是正脈沖/負脈沖控制。分別用來控制堆垛機的X、Y、Z三個方向。設定好S曲線控制模式，實現(xiàn)單軸運動，然后設定軸的運動?？刂破髋c濾波器的參數(shù)則可以由控制終端來設置。 系統(tǒng)速度控制器的設計。激光測距的優(yōu)點是測量精度高，不易產(chǎn)生跳鏈[40]。其缺點是由于外界因素干擾可能引起計數(shù)錯誤。所以，正常的情況時硬限位是彈起的，保證系統(tǒng)的正常上電。一般情況下，堆垛機的速度分為高、中、低三檔。當執(zhí)行任務時，即可點擊此按鈕，就可以執(zhí)行揀選作業(yè)任務。出庫口采用鏈式輸送機將貨物運送至AGV小車，小車把貨物送至分揀臺，在分揀臺上由工作人員按照出庫單進行分揀。該任務單由控制終端讀取后，發(fā)送指令給執(zhí)行系統(tǒng)，并最終實現(xiàn)一鍵入庫的功能。一鍵入庫可以按空貨位和物料名稱兩種方式一次性全部入庫，前者適用于物料種類單一的情況下，可對同類物料一次性全部入庫，后者適用于物料種類比較多的情況下，可對不同種類物品的一次連續(xù)性入庫。執(zhí)行機構收到指令后返回應答信號給終端控制系統(tǒng)，以確認收到指令。 單任務出庫程序流程圖 復雜作業(yè)功能的設計為了提高系統(tǒng)的工作效率，本文設計了復合作業(yè)的功能。堆垛機在指令控制下行至該貨位，伸出貨叉，取出貨物，然后收回貨叉。人工把貨物放置到輸送線，點擊入庫操作，控制終端發(fā)出指令后，皮帶上的驅(qū)動電機(松下伺服電機，型號M9GC6B)得到信號后驅(qū)動皮帶轉(zhuǎn)動。由于單任務作業(yè)每次只能完成一個倉儲任務，效率較低，消耗時間較多。因此，將蟻群算法應用在揀選作業(yè)當中，生成任務單，堆垛機按照該任務單執(zhí)行調(diào)度任務時所走路徑最短，耗時最少，提高了設備的效率。 迭代次數(shù)不同時得到的最優(yōu)解NC_max最 優(yōu) 路 徑路線長度(cm)運行時間(s)1001→13→11→21→4→22→23→2→10→12→20→24→19→8→16→15→14→18→9→6→5→7→3→17→12001→13→11→21→4→22→23→20→24→19→12→2→10→8→16→15→14→18→9→7→6→5→3→17→13001→17→3→5→6→7→9→18→14→15→16→8→19→24→12→20→22→23→2→10→4→21→11→13→1：隨著NC_max值的增加，最優(yōu)路徑的長度越來越短，但所用時間也越來越長。該公式可以求出螞蟻下一個要走的城市的概率。 迭代次數(shù)不同時得到的最優(yōu)解NC最 優(yōu) 路 徑路線長度進化最優(yōu)代數(shù)2001→21→11→17→4→10→2→23→22→12→8→20→15→14→16→19→24→18→9→7→6→5→3→13→11044001→7→6→5→3→11→1→17→21→4→10→2→23→22→16→15→8→12 →20→24→19→18→14→9→11216001→18→9→2→16→14→15→8→19→24→22→20→12→23→10→4→21→11→13→7→17→3→5→6→1271NC最 優(yōu) 路 徑路線長度進化最優(yōu)代數(shù)8001→3→4→18→9→7→6→5→10→22→20→8→16→14→ 15→ 19→ 24→ 12→ 23→ 2→ 21→ 11→ 13→17→1339，迭代次數(shù)不同時得到的最優(yōu)解也不相同。第五步：選取中間函數(shù)取每條作業(yè)在線的總時間 ()其中為起始點，為終點。 對所取貨位點按自然編碼方式編碼坐標編碼坐標編碼(0，0)1(3，0)13(20，11)2(9，13)14(2，3)3(10，14)15(23，7)4(13，13)16(3，6)5(1，2)17(4，7)6(7，11)18(1，9)7(18，15)19(16，13)8(21，13)20(5，10)9(20，4)21(20，9)10(30，12)22(6，1)11(22，12)23(19，13)12(20，15)24第二步：選取適應度函數(shù)因為模擬于TSP問題，所以目標函數(shù)就是所要走的距離最短就可以。貨架上每個貨位以(X，Y)表示，其中X為列，Y為層，堆垛機的出發(fā)點坐標為(0，0)。在加熱過程中，當溫度達到熔點時原子會做激烈地無序運動，最后在常溫下達到一定的穩(wěn)定狀態(tài)，然后內(nèi)能減小至最低。螞蟻在遇到一個新的路口時，它會隨機的選擇一條路來行走且通過信息素濃度的高低，來選擇下次行走的路徑。選擇算子是從初始種群中生成新的種群，交叉是從父代生成子代，變異是對交叉生成的子代進行某種變異，使其具有一些新的特性，然后再進入新的循環(huán)，得出我們想要找的最優(yōu)解。首先，它利用了編碼技術，作用于染色體，然后模擬其進化過程。在確定優(yōu)先權的時候有兩種方法：靜態(tài)優(yōu)先權和動態(tài)優(yōu)先權。它是指先到的作業(yè)優(yōu)先進入任務隊列，執(zhí)行系統(tǒng)按照任務來的先后來執(zhí)行。大連理工大學的李梅娟的改進蟻群算法應用在含多個約束條件的揀選作業(yè)路徑規(guī)劃問題，提高了自動化立體倉庫的作業(yè)效率[19]。自動化立體倉庫的發(fā)展主要經(jīng)歷了五個大的階段[14]：第一代機械式立體倉庫系統(tǒng)(Mechanical Highrise Warehouse System)；第二代自動化倉庫系統(tǒng)；第三代集成化立體倉庫系統(tǒng)；第四代智能型立體倉庫系統(tǒng)；第五代“3I”(Intelligent，Integrated，Information)。可以根據(jù)具體的需要來選取合適的輸送線路。l 堆垛機。堆垛機對每個倉位都依次走一遍，那么如何走才是最短的路徑，TSP問題就是要研究的內(nèi)容。TSP問題就是尋找一條最短的遍歷n個城市的路徑，也就是搜索整數(shù)子集，其中X表示對城市的編號。本文對上述管理功能模塊進行了分析和設計。l 堆垛機控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的核心。本課題基于該綜合平臺，對堆垛機嵌入式控制、現(xiàn)代優(yōu)化調(diào)度算法等相關技術作進一步的研究和開發(fā)。主要由車架、蓄電池（充電裝置）、電氣系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、自動認址和精確停位系統(tǒng)、自動導向系統(tǒng)和無線通訊系統(tǒng)等組成。這樣做有利于管理，可增加倉庫的庫存能力，避免物品因過期而浪費。最后同樣的光電傳感器，采集信號來發(fā)出指令控制電機使得皮帶停止。控制終端通過總線把信號傳遞給主控PLC控制電機運動，最終控制傳送帶的運行[7]。l 自動控制柜，可以完成對雕刻機的驅(qū)動功能，它內(nèi)部的PLC可以完成將控制流信號轉(zhuǎn)化為電信號。AGV具有三色聲光報警功能，它在運行中遇到障礙物時將自動停車，當障礙物消失時，能自動恢復運轉(zhuǎn)。系統(tǒng)通過PLC處理流水線各個光電開關的采集信號，以及對流水線和機器人運行邏輯控制，可以按要求添加按位或者檢測行程開關等。堆垛機內(nèi)置的運動控制器可實現(xiàn)運動控制軸的多軸協(xié)調(diào)控制，遠遠優(yōu)于“PLC+變頻器控制”的方式。專用的運動控制器的核心是高性能的DSP和FPGA技術，核心的控制部件為固高公司研制的精密嵌入式四軸運動控制器。2 固高FMS介紹及系統(tǒng)改進方向目前，傳統(tǒng)的實驗設備已經(jīng)無法滿足社會對畢業(yè)生在知識的廣度和深度方面的要求。第四章 FMS主要功能模塊的設計。本文共分為六章，結(jié)構安排如下：第一章 緒論。在系統(tǒng)運行的過程中，這些數(shù)據(jù)相互聯(lián)系，包括數(shù)據(jù)聯(lián)系、決策聯(lián)系和組織聯(lián)系等。主要包括系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)監(jiān)督、設計和生產(chǎn)控制等部分。國家機電部“七五”重點科技項目的支持和國家863高技術發(fā)展計劃在自動化領域的發(fā)展使得FMS得到極大的重視和發(fā)展。日本，前蘇聯(lián)和德國等也都在60年代末至70年代初，先后開展了FMS的研制工作。它可以加工較大批量規(guī)格不同的零件。該單元可以通過自動換刀具來加工不同的產(chǎn)品。⑷ 監(jiān)控管理方面：設計了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了報表的查詢打印功能，并對系統(tǒng)的監(jiān)控界面進行改進設計。對于保密論文，按保密的有關規(guī)定和程序處理。研究生簽名： 年 月 日 學位論文使用授權聲明南京理工大學有權保存本學位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的部分或全部內(nèi)容，可以向有關部門或機構送交并授權其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的部分或全部內(nèi)容。⑶ 系統(tǒng)控制方面：基于MATLAB軟件平臺，對堆垛機速度控制系統(tǒng)進行了仿真研究，分析了PID調(diào)節(jié)器各參數(shù)對速度性能的影響，得到了理論上的較好參數(shù)。柔性制造系統(tǒng)有以下三種類型[2]：l 柔性制造單元柔性制造單元（Flexible Manufacture Cell，簡稱FMC）是由一臺或數(shù)臺數(shù)控機床構成的加工中心構成的加工單元。l 柔性自動生產(chǎn)線柔性自動生產(chǎn)線是聯(lián)接多臺專用機床，再配備合適的自動運送裝置而組成的自動生產(chǎn)線。這種柔性自動化設備適于在少品種、大批量的生產(chǎn)中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動生產(chǎn)線相似，所以也叫柔性自動線。FMS系統(tǒng)在我國的發(fā)展比較晚，據(jù)統(tǒng)計，我國在1984年開始研制FMS，比國外晚了整整17年。 柔性制造系統(tǒng)的基本組成就機械制造業(yè)的柔性制造系統(tǒng)而言，其基本組成部分有：軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)是必不可少的組成部分，它可以保證計算機有效地控制柔性制造系統(tǒng)。FMS中有基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)這三種不同類型的數(shù)據(jù)。最后將設計成果應用于系統(tǒng)，完成了FMS的綜合調(diào)試。分析仿真結(jié)果，得到了適于本系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度算法。對本文工作進行總結(jié)，提出了進一步研究的方向。 自動化立體倉庫的相關參數(shù)名 稱規(guī) 格倉庫尺寸180mm120mm120mm倉庫數(shù)量4層6格24個輸入電壓AC220V50Hz最大速度30m/min單位載重2Kg控制方式運動控制器+交流伺服電機運行模式可獨立運行或遠程監(jiān)控自動化立體倉庫的主驅(qū)動采用運動控制器+交流伺服電機方式，具有噪音低、速度快、定位精度高等特點。l 先進性：“運動控制器+交流伺服電機”的方式是主驅(qū)動所采用的，它保證了堆垛機具有定位精度高、速度快、噪音低的特點。其核心控制系統(tǒng)是西門子S7200 PLC和ProfiBusDP EM277通訊模塊相結(jié)合，組態(tài)后可以和Profibus Master實現(xiàn)通訊。系統(tǒng)中的AGV是沿著鋪設好的磁導線行走的，在行走過程中通過車底部的傳感器來感知路線，小車也可以部分替代輸送線來進行輸送任務。機床主要規(guī)格：最大車削直徑=220mm，標準切削直徑=150mm，橫向最大行程(X軸)：20~110mm，縱向最大行程(Z軸)：480mm，前后頂尖間最大距離：600mm，快速進給Z：15m/min，X：12m/min，主軸轉(zhuǎn)速60~60000r/min，主軸電機功率：。 系統(tǒng)倉儲任務界面 入庫操作入庫的順序是：由中央控制臺發(fā)出入庫指令，物品被送至傳送帶，傳送帶上的光電傳感器采集信號，該信號傳送至控制終端。然后傳感器接收到信號，發(fā)出信號使得電動機帶動皮帶轉(zhuǎn)動，將貨物運出。功能與移庫類似，可以滿足不同用戶對不同類型貨物的出庫要求。 AGV取貨功能AGV小車也稱自動導向小車（Automated Guide Vehicle）是一種由計算機控制并完成運輸任務的工具。固高FMS系統(tǒng)集光、機、電、氣以及計算機信息技術為一體，在功能和結(jié)構方面都具有模塊化設計思想和可開發(fā)性。堆垛機系統(tǒng)可以根據(jù)此任務單完成揀選作業(yè)。合理的倉庫信息管理系統(tǒng)應該包括入庫信息管理系統(tǒng)，出庫信息管理系統(tǒng)，庫存信息管理系統(tǒng)和信息報表模塊。旅行商問題是典型的非多項式時間可解難題(Nphard Problem)，許多領域的優(yōu)化問題都可歸結(jié)為旅行商問題。堆垛機從起點出發(fā)，根據(jù)取貨路徑到需揀選作業(yè)的倉位執(zhí)行作業(yè)，完成任務后回終點。貨架一般有固定貨架和旋轉(zhuǎn)貨架兩種，其中旋轉(zhuǎn)貨架還配有升降臺。主要包括傳送帶輸送機、機動輥道和鏈傳動輸送機。管理系統(tǒng)可以分為單臺PLC控制、各單臺機械聯(lián)網(wǎng)控制、集中控制、分離式控制和分布式控制等。山東大學的田國會教授提出的多起點最近點搜索算法[17]和結(jié)合Hopfield網(wǎng)絡[18]模型的遺傳算法應用在自動化立體倉庫的揀選路徑問題方面，優(yōu)化了揀選路徑。l 先來先服務策略先來先服務FIFO(First In First Out)策略是物流作業(yè)中一種最基本的策略。任務的空閑時間=任務相對截止時間－(出庫任務所需執(zhí)行時間估算出庫任務預計完成時刻的安全系數(shù))。遺傳算法與傳統(tǒng)算法的不同之處在于它并不依賴于梯度信息，而是通過模擬自然界中的種群進化的過程來搜索最優(yōu)解。遺傳算法中常用的操作有：選擇，交叉，變異三個算子。螞蟻在它遇到的每個路口都會釋放信息素。l 模擬退火算法模擬退火算法是模擬金屬退火的過程，退火是指通過加溫來提高金屬的內(nèi)能，使得原子有能力擺脫原來的狀態(tài)，從而達到一個更穩(wěn)定的狀態(tài)。 現(xiàn)代調(diào)度算法的仿真實現(xiàn) 基于遺傳算法的分析本文以某一1530立體貨架為例進行研究。NC太大則收斂時間太長，而太小則所求得的最優(yōu)結(jié)果與實際最優(yōu)解相差太大，因此NC的值要通過最終仿真來確定。和的數(shù)值在計算中給定?！　　?a) NC_max=100 (b) NC_max=200 (c) NC_max=300 蟻群算法優(yōu)化調(diào)度仿真結(jié)果(m=100；Alpha=1；Beta=2；Q=；Rho=)。 算法比較通過以上分析，可得：在收斂速度方面，蟻群算法的收斂速度最快，模擬退火算法的收斂速度最慢，仿真時間在90min左右；在解