【導(dǎo)讀】課題來(lái)源和研究意義²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²本文研究主要的內(nèi)容²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²第2章自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²貨物倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)流程²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²

　　

【正文】 1 8 圖 31 “ 1168”的交叉 25碼條形碼 表 32列舉了巷道個(gè)列、層的交叉 25碼。 交叉 25碼單元元素寬度，即窄元素寬度 X的最小值 是 。在一個(gè)符號(hào)中， X是恒定的，寬元素寬度與窄元素寬度的比值 N也是恒定的。 N的允許范圍是 ，當(dāng) X小于 ， N值須大于 。交叉 25碼的最小靜區(qū)寬度是 10X，為獲得最佳的掃描效果，靜區(qū)的寬度至少為 。 交叉 25碼的符號(hào)長(zhǎng)度 L是 X值、 N值及被編碼的字符個(gè)數(shù) C的函數(shù)。其計(jì)算方法如下： L=【 C（ 2N+3） +6+N】178。 X 表 32 第一巷道各列、層的交叉 25碼 列（貨層） 數(shù)字 交叉 25碼 1 101 1014 2 102 1021 3 103 1038 4 104 1045 5 105 1052 6 106 1069 7 107 1076 8 108 1083 9 109 1090 10 110 1106 11 111 1113 12 112 1120 13 113 1137 14 114 1144 15 115 1151 16 116 1168 17 117 1175 18 118 1182 19 119 1199 20 120 1205 178。178。178。 178。178。178。 178。178。178。 對(duì)于交叉 25碼中的任意一個(gè)元素，其寬度允許公差 t由下式?jīng)Q定： t=177。（ 18N21）178。 X/80 交叉 25碼的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是其密度高，當(dāng) X為 ， N為 ，其最大的密度是 /cm。 當(dāng)掃描閱讀器（激光掃描器或手持光筆）對(duì)標(biāo)簽掃描時(shí)，由條紋間隔所編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)可由 3掃描器提取出來(lái)，并利用印刷條紋和載體基色之間的反差，如黑色條紋吸收光線，而一般為白色的條紋間隔則反射光線，以及條紋間隔的時(shí)間響應(yīng)差異進(jìn)行閱讀識(shí)別。這時(shí)由發(fā)射器 、 探測(cè)器和透鏡組成的掃描閱讀器通過(guò)發(fā)射器發(fā)出的掃描光束掃描到條紋間隔時(shí) ，與發(fā)射器同步工作的探測(cè)器接收到的是強(qiáng)光， 經(jīng)過(guò)探測(cè)器內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換即產(chǎn)生一高輸出電流，而當(dāng)掃描到條紋時(shí)，探測(cè)器接收到的是弱光，則產(chǎn)生一低輸出電流，因而就能閱讀出相應(yīng)的數(shù)字及字符，獲得有用的數(shù)據(jù)及信息。 如圖 32所示的激光掃描條形碼信息交換過(guò)程，表示了條形碼信號(hào)的閱讀和處理的工作原理。 交叉 25碼 掃描檢測(cè)信號(hào) 二值化脈沖串 圖 32 激光掃描條形碼信息交換過(guò)程 交叉 25碼尺寸的測(cè)定： 下列步驟用于確定以 交叉 25碼符號(hào)是否符合規(guī)定的尺寸要求。 （ 1） 寬度測(cè)量：測(cè)量符號(hào)中每個(gè)元素的寬度和兩個(gè)靜區(qū)的寬度。 （ 2） 確認(rèn)符號(hào)中的字：確認(rèn)符號(hào)中的起始字符、終止字符和數(shù)據(jù)字符。 （ 3） 將所有元素寬度分成 4組：窄條、窄空、寬條、寬空。 （ 4）評(píng)估符號(hào)質(zhì)量：如果由標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 X值、 N值來(lái)評(píng)估符號(hào)的質(zhì)量，則跳至第（ 9）步，否則向下進(jìn)行。 （ 5）計(jì)算以下 4組平均寬度： ANB=平均窄條寬度 ANS=平均窄空寬度 AWB=平均寬條寬度 AWS=平均寬空寬度 （ 6）計(jì)算 X值 X=（ ANB+ANS） /2 （ 7）計(jì)算 N值： N=（ AWB+AWS） /2X （ 8）確定 X值、 N值在下列情況可允許的范圍： ①如果 X﹤ ，則取 X=。 ②如果 N﹤ ，則取 N=。 ③如果 ≦ X≦ ， ≦ N≦ 則取 X=， N=。 ④如果 N﹥ ，則取 N=。 （ 9）計(jì)算公差： t=（ 18N21）178。 X/80 （ 10）檢驗(yàn)窄元素寬度：檢驗(yàn)所有測(cè)量的元素寬度是否在允許的范圍內(nèi)。如果不在允許的范圍內(nèi)，則認(rèn)為符號(hào)不符合規(guī)定。 ①檢驗(yàn)窄元素 是否在 Xt到 X+t的寬度范圍內(nèi)。 ②檢驗(yàn) 寬元素是否在 NXt到 NX+t的寬度范圍內(nèi)。 （ 11）檢測(cè)靜區(qū)寬度：檢測(cè)靜區(qū)寬度是否小于 10X，如果小于，則此符號(hào)不符合規(guī)定。 堆垛機(jī)定位系統(tǒng) 堆垛機(jī)的列定位和升降貨臺(tái)的層定位， 均采用紅外光電開(kāi)關(guān)和定位片 來(lái) 實(shí)現(xiàn)。 堆垛機(jī)的列定位方式是在每一列貨架上安裝一片列定位片，在堆垛機(jī)上安裝兩個(gè)紅外 光電開(kāi)關(guān)分別為 L1和 R1，如圖 33所示，當(dāng)堆垛機(jī)由左向右行，到達(dá)定位列并使 R1有效時(shí)，使堆垛機(jī)以最低速運(yùn)行，當(dāng) L R1均有效時(shí)，堆垛機(jī)停止運(yùn)行。 列定位信號(hào)與控制 狀態(tài)見(jiàn)表 33。 貨 架 列定位 L1 堆 垛 機(jī) 圖 33 列定位光電開(kāi)關(guān)位置示意圖 表 33 列定位信號(hào)狀態(tài) 堆垛機(jī)運(yùn)行方向 狀態(tài)有效的光電開(kāi)關(guān) 堆垛機(jī)控制狀態(tài) 向右 R1 最低速運(yùn)行 R L1 停止運(yùn)行 向左 L1 最低速運(yùn)行 L R1 停止運(yùn)行 堆垛機(jī)的層定位系統(tǒng)組成包括 :固定在立柱上與每一層位置相對(duì)應(yīng)的定位片，有 4個(gè)安裝在升降臺(tái)上的光電開(kāi)關(guān) D1～ D4， D D4用于升降貨臺(tái)的高位定位， D D2用于升降貨臺(tái)的低位定位。 當(dāng)貨叉上有貨 箱 ，即貨叉將貨廂送入貨位，或從貨位取出貨廂時(shí)，升降貨臺(tái)應(yīng)定位在高位。如圖 34所示，此時(shí)光電開(kāi)關(guān) D D4起作用， D D2不起作用。 當(dāng)貨叉上無(wú)貨 箱，即貨叉伸出準(zhǔn)備取貨箱，或送完貨箱后 貨叉從貨位上收回時(shí)，升降貨臺(tái)應(yīng)定位在低位，如圖 35所示。此時(shí)光電開(kāi)關(guān) D D2起作用， D D4不起作用。 層定位信號(hào)與控制狀態(tài)見(jiàn)表 34 立柱 立柱 升 降 貨 升 臺(tái) 定位 降 定位 片 貨 片 臺(tái) 圖 34 層高位定位光電 開(kāi)關(guān)位置示意圖 圖 35 層低位定位開(kāi)關(guān)位置示意圖 表 34 層定位信號(hào)狀態(tài) 位置狀態(tài) 運(yùn)行方向 狀態(tài)有效的光電開(kāi)關(guān) 升降貨臺(tái)控制狀態(tài) 高位定位 升 D3 最低速運(yùn)行 D D4 停止運(yùn)行 將 D4 最低速運(yùn)行 D D4 停止運(yùn)行 低位定位 升 D1 最低速運(yùn)行 D D2 停止運(yùn)行 將 D2 最低速運(yùn)行 D D2 停止運(yùn)行 基于模糊控制理論的堆垛機(jī)速度控制 “模糊控制理論”是由美國(guó)學(xué)者加利福尼亞大學(xué)著名教授 1965年首先提出，它是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用語(yǔ)言規(guī)則描述知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的方法，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)模糊推理進(jìn)行判決的一種高級(jí)控制策略。它含有人工智能鎖包括的推理、學(xué)習(xí)和聯(lián)想三大要素；它不是采用純數(shù)學(xué)建模的方法 ，而是將相關(guān)專家的知識(shí)和思維、學(xué)習(xí)與推理、聯(lián)想和決策過(guò)程有計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)辨識(shí)和建模并進(jìn)行控制。模糊控制不需要建立控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，只要求把現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)總結(jié)成較完善的語(yǔ)言規(guī)則，因此他能繞過(guò)對(duì)象的卜確定性、噪音以及非線性、時(shí)變性、時(shí)滯等影響，系統(tǒng)性較強(qiáng)，尤其適用于非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制。 模糊控制系統(tǒng)組成 模糊控制系統(tǒng) （ Fuzzy Control Systems） 的組成，具有常規(guī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)形式，如圖 36所示。由圖可知：模糊控制系統(tǒng)通常由模糊控制器、輸入 /輸出接 口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象和測(cè)量與反饋裝置等五個(gè)部分組成。 （ 1） 被控對(duì)象 它可以是一種設(shè)備或裝置以及他們的群體，也可以是一個(gè)生產(chǎn)的、自然的、社會(huì)的、生物的或其它各種形式的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程。這些被控對(duì)象可以是線性的或非線性的、定常的或時(shí)變的、確定的或不確定的以及具有強(qiáng)耦合和隨機(jī)干擾等多種情況。對(duì)于那些難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜對(duì)象，更適合于采用模糊控制。 給定值 被控制量 圖 36 模糊控制系統(tǒng)組成 （ 2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了電氣的如各類交流、直流電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等以外，還有氣動(dòng)的和液壓的，如各類氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液壓馬達(dá)、液壓閥等。 （ 3） 控制器它是各類自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心部分。由于被控對(duì)象的多樣性，以及對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的要求不同和所應(yīng)用的控制規(guī)則（或策略）相異，可以構(gòu)成各種類型的控制器。在模糊控制理論中，采用基于模糊知識(shí)表示和規(guī)則推理的語(yǔ)言型“模糊控制器”，這也是模糊控制系統(tǒng)區(qū)別于其它自動(dòng)控 制系統(tǒng)的特點(diǎn)所在。 （ 4） 輸入 /輸出 （ I/O） 接口在實(shí)際系統(tǒng)中，由于多數(shù)被控對(duì)象的控制量及其可觀測(cè)狀態(tài)量是模擬量。因此，模糊控制系統(tǒng)與通常的全數(shù)字控制系統(tǒng)或混合控制系統(tǒng)一 樣，必須具有模 /數(shù)（ A/D）、數(shù) /模 （ D/A） 轉(zhuǎn)換單元，不同的只是在模糊控制系統(tǒng)中，還應(yīng)該有適用于模糊邏輯處理的“模糊化”與“解模糊化” (或稱“非模糊化” )環(huán)節(jié)，這部分通常也被看作是模糊控制器的輸入，輸出接口。 （ 5） 測(cè)量和反饋裝置它是將被控對(duì)象的各種非電量，如流量、溫度、壓力、速度和濃度等變換為電信號(hào)的一類裝置，通常由各類數(shù)字的或模擬的測(cè) 量?jī)x器、檢測(cè)元Ａ／Ｄ 模糊控制器 D/A 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對(duì)象 測(cè)量與反饋裝置 件或傳感器等組成。它在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重要的地位，其精度往往直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，因此要求其精度高，可靠并且穩(wěn)定性好。 在模糊控制系統(tǒng)中，為了提高控制精度，需要及時(shí)觀測(cè)被控量的變化特性及其與期望值間的偏差，以便及時(shí)調(diào)整控制規(guī)則和控制量輸出值，因此，往往將測(cè)量裝置的觀測(cè)值反饋到系統(tǒng)輸入端，并與給定輸入量相比較，構(gòu)成具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)形式。 模糊控制系統(tǒng)是一種基于規(guī)則的知識(shí)型控制系統(tǒng)。其主要特征表現(xiàn)為：將受控對(duì)象領(lǐng)域的專家知識(shí)和熟練操作人員經(jīng)驗(yàn)，描述成一類 “ 如果 ? ，則 ? （ if? ， then? ） ”形式的語(yǔ)言控制規(guī)則。規(guī)則的 if部分作為 “ 前提條件 ” ，即表示當(dāng)前所觀測(cè)到的系統(tǒng)狀態(tài)，并包涵有這種狀態(tài)和期望狀態(tài)之間的偏差、偏差變化率和被控制量等信息構(gòu)成一個(gè)模糊陳述語(yǔ)句（模糊命題） ； 而 then部分是作為 “ 結(jié)論 ” ，它指示系統(tǒng)應(yīng)該作怎樣操作，才能減小或消除系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和期望狀態(tài)之間的偏差，形成一個(gè)描述控制量的模糊命題。上述兩部分也分別稱為 “ 前提部 ” 和 “ 結(jié)論部 ” 。 “ 結(jié)論部 ” 內(nèi)的結(jié)論是根據(jù) “ 前提部 ” 的前提條件并經(jīng)模糊推理得到的，與系統(tǒng)論域、模糊化接口、隸屬度函數(shù)生成、推理算子的選擇有密切關(guān)系。由于推理的運(yùn) 算結(jié)果仍是一個(gè)模糊量，真正用于系統(tǒng)控制的是要經(jīng)過(guò)解模糊化和比例因子作用后的模擬量，因此，解模糊方法和比例因子的選取也十分重要。 以各類模糊控制器為核心組成的模糊控制系統(tǒng)，對(duì)于難以建立數(shù)學(xué)模型的非線性、復(fù)雜被控對(duì)象特別適宜，并具有良好的適應(yīng)性和魯棒性，也是一種非常實(shí)用的智能控制系統(tǒng)。 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)如圖３．７所示，主要由以下部分組成 ： （ 1） 模糊化 這部分的作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)換成模糊化量。其中輸入量包括外界的參考輸入、系統(tǒng)的輸出或狀態(tài)等。模糊化的具體過(guò)程如下： ①首先對(duì) 對(duì)這些輸入量進(jìn)行處理，使其變成模糊控 制器要求的輸入量。例如 常見(jiàn)的情況是計(jì)算 e=ry和 ē=de/dt,其中 r表示參考輸入 ， y表示系統(tǒng)輸出 ， e表示誤差， ē表示誤差導(dǎo)數(shù)。 參考輸入 圖 37 模糊控制器的結(jié)構(gòu)圖 ② 將上述已經(jīng)處理過(guò)的輸入量進(jìn)行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍。 ③ 將已經(jīng)變換到論域范圍的輸入量進(jìn)行模糊處理，使原先精確的輸入量變成模糊量，并用相應(yīng)的模糊集合來(lái)表示。 （ 2） 知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)中包含了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的目標(biāo)。 它通常由數(shù)據(jù)庫(kù)和模糊控制規(guī)則庫(kù)兩部分組成。 ① 數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括各語(yǔ)言變量的隸屬度函數(shù)、尺度變換因子以及模糊空間的分級(jí)數(shù)等。 ② 規(guī)則庫(kù)包括了用模糊語(yǔ)言變量表示的一系列控制規(guī)則。它們反映了控制專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。 （ 3） 模糊推理 模糊推理是模糊控制器的核心，它具有模擬人的際遇模糊概念的推理能力。該推理過(guò)程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來(lái)進(jìn)行的。 （ 4） 解模糊化 解模糊化的作用是將模糊推理得到控制量（模糊量）變換為實(shí)際用于 來(lái)控制的清晰量。它包括以下兩部分的內(nèi)容： ① 將模糊的控制量經(jīng)解模糊化變換成表示在論域范圍的清晰量； ② 將表 示在論域范圍的清晰量經(jīng)尺度變換成實(shí)際的控制量。 堆垛機(jī)運(yùn)行速度的模糊控制器設(shè)計(jì) 堆垛機(jī)的水平運(yùn)行速度采用模糊控制技術(shù)，由旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)水平位移量，計(jì)算出堆垛機(jī)與目標(biāo)定位列的距離 S，由水平位移量及其運(yùn)行時(shí)間計(jì)算出運(yùn)行速度 V。 由于堆垛機(jī)運(yùn)行區(qū)間可分為加速區(qū)、勻速區(qū)、減速區(qū)，采用三?？刂平Y(jié)構(gòu)方式，分別為加速模式、勻速模式、減速模式。三者之間的切換根據(jù)當(dāng)前Ｓ值進(jìn)行切換。由模糊推理 解模糊化 控制對(duì)象 模糊化 知識(shí)庫(kù) 于加速模式與減速模式的對(duì)應(yīng)，而勻速模式可用簡(jiǎn)單控制實(shí)現(xiàn)。本文僅分析減速模式的模糊控制。 （ 1） 系統(tǒng)的輸入和輸出量 堆垛機(jī)當(dāng)前位置 與目標(biāo)定位列的距離 S和運(yùn)行速度 V作為二維模糊控制器的輸入，輸出控制量為 U，分為八個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)變頻器的八個(gè)輸出頻率，即對(duì)應(yīng)堆垛機(jī)的八種運(yùn)行速度。 （ 2） 系統(tǒng)變量的模糊化 取模糊量的隸屬度函數(shù)為等腰三角形，隸屬函數(shù)的選擇一般來(lái)說(shuō)形狀越抖，分辨率越高控制靈敏度也較高；相反，隸屬函數(shù)變化的很緩慢則控制特性比較平緩，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也比較好。所以在誤差小