高速直驱立体车库控制系统软件设计及存取车优化设计

摘要

面对各大城市“停车难”的问题，机械式立体车库提供了一种有效的解决措施。传统的垂直升降式立体车库以旋转电机为横移动力，结构复杂，效率不高，本文研究以直线电机为横移机构的高速直驱立体车库Ⅰ型，和将直线电机同时应用于横移机构和纵深装置的高速直驱立体车库Ⅱ型，可大大简化立体车库结构，并提高立体车库存取速度和系统效率。
　　本文首先对机械式立体车库的发展背景和国内外研究现状以及立体车库的特点和类型进行介绍，然后阐述垂直升降式立体车库的特点和存在的问题，提出在垂直升降式立体车库中应用直驱控制的必要性。然后介绍高速直驱立体车库的总体结构，包括升降机构、横移机构和纵深装置的结构选型和工作原理，以及电气控制系统的设计和各部分的硬件选型。
　　论文重点研究了高速直驱立体车库控制系统的特点以及对软件设计提出的要求，并以此为依据设计了主控制单元S7-300PLC(ProgrammableLogicController)和通信控制单元S7-200PLC的软件程序，重点分析了系统复位、运行控制、管理员权限和故障恢复等子程序的工作流程。然后对高速直驱立体车库中的直驱控制策略进行研究，在PLC中实现对直线电机的转差频率控制，通过实验数据分析可知，直线电机的实际速度可基本跟随给定。最后，对纵深式的三维立体车库进行存取策略和存取路径的优化，通过MATLAB仿真分析不同车位耗时分布，为最优车位的选择提供参考。
　　经过不断调试与优化，本文设计的控制系统软件已使高速直驱立体车库实现高速、自动存取车辆，高速直驱立体车库Ⅰ型存取车辆平均用时45秒，大大优于普通立体车库。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 机械式立体停车库概述

1．2．1 机械式立体停车库特点及分类

1．2．2 国内外发展现状

1．3 垂直升降式立体车库

1．4 本文研究的主要内容

1．5 本章小结

第二章 高速直驱立体车库的总体设计

2．1 总体结构

2．1．1 升降机构

2．1．2 横移机构

2．1．3 纵深装置

2．1．3 保护装置

2．2 电气控制系统

2．2．1 控制单元

2．2．2 检测单元

2．2．3 执行单元

2．3 高速直驱立体车库运行流程

2．4 本章小结

第三章 高速直驱立体车库控制系统软件设计

3．1 高速直驱立体车库控制系统软件设计特点及要求

3．1．1 高速直驱立体车库控制系统的特点

3．1．3 高速直驱立体车库控制软件设计要求

3．2 高速直驱立体车库控制系统采用的软件工具介绍

3．3 高速直驱立体车库主控制单元S7-300PLC的软件设计

3．3．1 硬件组态

3．3．2 程序设计

3．4 高速直驱立体车库通信控制单元S7-200PLC的软件设计

3．4．1 总体架构

3．4．2 自由端口通信

3．4．3 高速计数

3．5 本章小结

第四章 高速直驱立体车库直驱控制策略的研究及实现

4．1 直驱控制系统的特点

4．2 运行要求

4．3 控制策略的实现

4．3．1 转差频率控制概述

4．3．2 控制策略的实现

4．3 试验与结果分析

4．3．1 直线电机实验

4．3．2 立体车库整体运行

4．4 本章小结

第五章 高速直驱立体车库存取策略及存取路径优化

5．1 三维式立体车库结构简化

5．2 存取策略优化

5．3 存取路径优化

5．3．1 建立数学模型

5．3．2 顺序存取和就近存取

5．3．3 算例分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得成果