自动化码头高速电动小车定位系统研究

摘要

随着经济全球化进程的加快,全球集装箱运输发展迅速,世界各地主要集装箱码头均面临吞吐量急剧增长的压力。建设集装箱自动化码头可以减少操作人员,降低营运成本,提高作业效率,从而提高竞争力。现在世界上已建成的自动化码头不仅投资昂贵、效率低而且还会对环境造成污染。 上海振华港机集团公司提出的高效智能型立体集装箱码头，采用立体低架轨道方式构成集装箱立体输送网络(立体分配系统)，代替传统的水平运输。立体分配系统由立体低架桥轨道和运行其上的多组高速电动小车组成。本文以该系统的高速电动小车为研究对象,目的是研究满足最大运行速度240m/min,定位精度为±15mm的立体轨道式集装箱输送高速电动小车定位系统。 1.对高速电动小车系统进行分析,确定了高速电动小车的电气制动和机械制动相结合的制动方案。并进行了制动计算,得出制动电阻、减速度、负载转矩等参数。并在高速电动小车理想定位分析的基础上,计算了不同情况下高速电动小车的定位距离和定位时间,给出理想定位曲线。 2.针对高速电动小车变频器-异步电动机(鼠笼)拖动系统,第三章研究了鼠笼异步电动机的控制技术,重点分析了CRPWM逆变技术,矢量控制技术,模糊控制技术,确定了高速电动小车定位控制系统。 3.应用MATLAB/SIMULINK对模糊控制-矢量控制相结合的高速电动小车定位控制系统进行建模,对高速电动小车定位过程的性能进行了仿真。仿真结果表明：高速电动小车定位系统的定位精度可以达到±15mm。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题的来源、目的和意义

1.2自动化码头装卸系统及其相关技术现状和发展综述

1.2.1自动化码头的现状和发展

1.2.2交流调速系统的发展

1.2.3电子器件和脉宽调制技术的发展

1.2.4交流控制技术的发展

1.2.5模糊控制的发展

1.3论文的主要内容

第2章自动化码头高速电动小车系统分析

2.1高效智能型自动化码头装卸系统简介

2.1.1高效智能型自动化码头装卸系统构成

2.1.2立体分配系统结构

2.1.3高速电动小车拖动系统分析

2.1.4高速电动小车定位控制要求

2.2高速电动小车的制动方案确定

2.2.1再生制动

2.2.2能耗制动

2.2.3制动电阻的计算

2.2.4机械制动

2.2.5高速电动小车制动方案的确定

2.3高速电动小车制动计算

2.3.1高速电动小车的减速度

2.3.2高速电动小车的减速力

2.3.3高速电动小车电机轴负载转矩计算

2.3.4高速电动小车的减速过程的粘着验算

2.3.5定位过程分析

2.4本章小结

第3章高速电动小车定位控制系统关键技术研究

3.1交流电机变频调速原理

3.1.1变频调速的基本控制方式

3.1.2变频装置的分类

3.1.3高速电动小车变频装置的确定

3.1.4 SPWM逆变器的控制技术

3.1.5电流跟踪型PWM逆变器控制技术

3.2交流电机矢量控制原理

3.2.1异步电动机的坐标变换和数学模型

3.2.2矢量变换的基本思想和矢量控制原理

3.2.3转子磁链观测器

3.2.4高速电动小车矢量控制系统设计

3.2.5矢量控制系统与模糊控制理论结合的必然性

3.3模糊控制器的原理

3.3.1输入向量的模糊化

3.3.2知识库

3.3.3模糊推理

3.3.4输出解模糊化

3.3.5模糊控制器设计

3.4高速电动小车定位控制系统的设计

3.4.1信号检测

3.4.2速度闭环常规控制系统设计

3.4.3位置闭环模糊控制器设计

3.5本章小结

第4章高速电动小车定位系统仿真

4.1 MATLAB/SIMULINK简介

4.2高速电动小车定位系统控制系统仿真模型

4.2.1速度控制器仿真模型

4.2.2位置控制器仿真模型

4.2.3矢量控制系统仿真模型

4.2.4高速电动小车定位控制系统仿真模型

4.3高速电动小车定位系统控制系统仿真结果

4.3.1矢量控制系统的速度跟踪特性

4.3.2高速电动小车定位控制系统仿真结果

4.4高速电动小车电气制动仿真模型和仿真结果

4.5本章小结

第5章结论与展望

5.1全文结论

5.2进一步研究的展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果