机械式三维立体车库机械结构及控制系统设计.pdf

北京工业大学硕士学位论文机械式三维立体车库机械结构及控制系统设计姓名：段文军申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：李剑锋20090501摘要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RS232RS485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，IO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。关键词：机械式三维立体车库；行走小车；集散控制系统；存取调度优化北京工业大学T学硕十学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofeconomyandurbanconstructioninChina，themechanicaltridimensionalgarageintegratedavarietyoftechnologieshasbecomeaninevitablewaytosolutionthecityparkingInthispaper，itstudiesthemechanicalstructure，thecontrolsystemandvehicleschedulingoptimizationofthetridimensionalgarageFirstofall，expatiatedtheoverallstructureofgarage，andintroducedthestructureandoperationprincipleaboutthesteelframe，liftingmechanism，slidingmechanismandtumtableindetailAfteranalysisofthestructureandoperationcharacteristicsofthehandlingdevice，itisdesignedtwohydraulichandlingdevices，andfocusedonthestructuralcharacteristicsandoperatingprinciplerespectivelyItissignificanttostudythegaragetechnologySecondly，basedonthedistributedcontrolsystemtheory，andanalysisthemovementcharacteristicsandfunctiondemandofthegarage，theoverallprojectofcontrolsystemisdeterminedBasedontheideaofcentralizedcontrolanddecentralizedmanagementasaguidingprinciple，constitutetheformoflPCandPLCinordertoachievethecontrolgoalPChardwarechoosestheIPCasahostcomputer,andcompletemanmachineinterfaceandcommunicationproceduresBasedonpoint-to-multipointcommunicationnetwork，communicationssystemselectstheRS232RS485communicationshardware,setupacommunicationprotocoltoensuresmoothcommunicationbetweenupanddownpositionThedistributeddevicecompletethemovementpositionofmechanisms，itisdesignedtheoveralllayoutofPLC，distributionIOpoint，andcircuitdiagram，andselectedthehardwaretheotherscomponents，andfinallyrealizedtheconnectionhardware，softwareproceduresTheoverallcontrolsystemWasdebuggedtothecontrolfunctionBasedonthedisadvantageoftheaveragelongwaitingtimefortheuser,stackerofalargerworkloadcausedbythetridimensionaltunneltypestackinggaragelessentrancesandexitsofthevehicle，Fromtheperspectiveofschedulingstrategyanalysis，itoptimizestheparkingbytheimprovedgeneticalgorithms，andimprovestheaccesssequenceofgaragebyusingthehybridcodingandtheimprovedcrossOXoperator,SOthatthetotalvehicleaccesstimeatleast，theaveragewaitingtimetoaminimumforUSerSAftersimulationexperiments，abetterresultobtainedItissignificanttoimproveaccessstrategyofgarageKeywords：tridimensionalmechanicalgarage；handlingdevice；distributedcontrolsystems；accessschedulingOptimizationIl独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的