1、学 位 论 文基于固高 FMS 的控制系统设计申请学位级别 硕士 专业名称 控制理论与控制工程 学位授予单位和日期 南 京 理 工 大 学 答辩委员会主席 评阅人 注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。2声 明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名： 年 月 日 学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的
2、部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名： 年 月 日 硕士论文 基于固高 FMS 的控制系统设计I摘 要柔性制造系统（FMS）是一套以计算机控制为核心的、可以完成生产、加工和储存等工作的自动化系统。随着科学技术的发展，FMS 被广泛地应用于制造业当中。为了让学生能够接触工业现场的设备，认识工业现场设备的组织形式和控制形式，实验室购置了一套固高公司的 FMS 系统，本文主要基于该设备的硬件系统，对部分控制模块和系统管理软件进行研究和改进。本文主要工作包括以下几个方面： 作业调度方面：设计
3、开发了立体仓库管理系统中的复杂作业功能，包括一键入/出库作业，拣选作业功能，可以一次完成多个连续的仓储任务，提高了仓储效率。 算法方面：对于系统新增的拣选作业，将其抽象为典型的 TSP 问题，并利用三种现代优化调度算法对该问题进行仿真研究，结果表明蚁群算法调度效果最好。运用蚁群算法得到拣选作业单，节省了系统拣选作业的时间。 系统控制方面：基于 MATLAB 软件平台，对堆垛机速度控制系统进行了仿真研究，分析了 PID 调节器各参数对速度性能的影响，得到了理论上的较好参数。 监控管理方面：设计了系统数据库，实现了报表的查询打印功能，并对系统的监控界面进行改进设计。关键词：FMS，自动化立体仓库，
4、蚁群算法，堆垛机控制系统摘要 硕士论文II硕士论文 基于固高 FMS 的控制系统设计IIIAbstractFlexible Manufacturing Systems(FMS) is the automation system cored on computer control, which can be employed to accomplish multiple tasks such as production, processing, storage of the products and so on. With the development of science and techn
5、ology, FMS is widely applied in manufacture. In order to make students facile understand and then comprehend the organization and control modus of real industrial equipment, a set of FMS system from Gugao company has been introduced here to show how it works. Based on the hardware of the system, thi
6、s thesis focuses on the research on analyzing and substantially improving the storage of current input estimation algorithm. The main contents of the thesis are as follows:(1) Job scheduling: The complex job scheduling function of Management System was designed, which includes some automation task a
7、nd the picking function. It can also complete the multiple tasks at the same time and greatly improve the efficiency of the system.(2) Algorithm of the system: The new selecting function is abstracted as a typical TSP problem. Three modern scheduling algorithms are used in the simulation research of
8、 this problem. The results show that the simulation research of ant colony algorithm scheduling is the best. By using ant colony algorithm method, the list of the chosen homework assignments is obtained and the time is also saved in the picking (selecting process) of the system.(3) Control system: b
9、ased on software platform of MATLAB, the simulation analysis for stacker speed control system as been carried out. Meanwhile, the study of PID adjustor parameters on the performance of speed has been performed and the theoretical optimization has been achieved.(4) Monitoring and management system: t
10、he database of the system has been designed, the inquiry and print function of reports is achieved, and the monitor system interface is improved.Keywords: FMS, Automated Multi-layered Storehouse, The Ant Colony Algorithm, Stacker Control SystemAbstract 硕士论文IV硕士论文 基于固高 FMS 的控制系统设计V目 录摘 要 .IAbstract .
11、III1 绪论 .11.1 柔性制造系统概述.11.2 柔性制造系统国内外发展现状.21.3 柔性制造系统的基本组成.31.4 本文研究内容及组织结构.32 固高 FMS 介绍及系统改进方向 .52.1 系统硬件介绍.62.1.1 自动化立体仓库.62.1.2 堆垛机.62.1.3 微型输送线.72.1.4 AGV 输送系统 .82.1.5 上下料机械臂.82.1.6 雕刻机.82.2 系统功能.92.2.1 入库操作.92.2.2 出库操作.102.2.3 移库操作.102.2.4 调库功能.102.2.5 雕刻功能.102.2.6 AGV 取货功能 .112.3 系统改进方向.112.4
12、小结.123 立体仓库调度算法的研究 .133.1 自动化立体仓库简介.133.2 几种常用的现代调度算法.153.2.1 调度策略.153.2.2 几种现代调度算法介绍.153.3 现代调度算法的仿真实现.183.3.1 基于遗传算法的分析.183.3.1.1 算法设计.19目录 硕士论文VI3.1.1.2 仿真结果分析.213.3.2 基于蚁群算法的分析.223.3.2.1 算法分析.223.3.2.2 仿真结果分析.243.3.3 基于模拟退火算法的分析.263.3.3.1 算法分析.263.3.3.2 仿真结果.263.3.3.3 仿真结果.273.4 算法比较.273.5 小结.27
13、4 柔性制造系统主要功能模块的设计 .294.1 立体仓库的多任务功能设计.294.1.1 单任务作业介绍.294.1.1.1 单任务入库管理系统.294.1.1.2 单任务出库管理系统.314.1.2 复杂作业功能的设计.324.1.2.1 一键入库功能的设计.324.1.2.2 一键出库功能的设计.334.1.2.3 拣选入/出库操作功能的设计 .344.2 堆垛机控制系统的研究.374.2.1 堆垛机控制系统的结构.374.2.2 堆垛机的控制.394.2.2.1 堆垛机的定位方式.394.2.2.2 堆垛机的速度控制.404.2.2.3 系统速度控制器的设计.404.2.3 堆垛机速度控制的仿真研究.414.2.4 堆垛机速度控制的实现.434.3 系统数据库及报表打印功能设计.464.3.1 系统数据库的构建.464.3.2 查询打印功能的设计.484.4 小结.495 系统的综合运行 .515.1 多任务作业的实现.515.1.1 一键入库作业.53硕士论文 基于固高 FMS 的控制系统设计VII5.1.2 一键出库作业.545.1.3 拣选作业.555.2 数据管理和查询功能.565.3 小结.576 总结与展望 .596.1 总结.596.2 展望.59致 谢 .61参考文献 .63
