【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能仓储，具体涉及为一种自动化仓储控制与管理系统及管理方法。
技术介绍
1、立体贮存技术可以节约水平面积、高度空间利用率高，在立体车库、立体仓储等领域应用广泛。智能仓储技术具备系统管理、仓储物资质量分析、路径规划与自动存取等特点，提高了空间的利用率，改善了仓储环境，加快了工作效率，降低了维护成本，因此，智能化仓储的研究受到国内外日益关注。
2、但舰船环境下的智能仓储技术受舰船自身倾斜摇摆、舰船复杂电磁环境等的影响使用大大受限，船用仓储对运行设备的速度控制、位置控制以及运行可靠性等有着更高要求，目前船用仓储大多仍采用传统的人力机载转运技术，转运设备的通用化、自动化、智能化水平还比较低，仓储物资信息的管理仍比较繁杂。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：舰船环境下的智能仓储技术受舰船自身倾斜摇摆、舰船复杂电磁环境等的影响使用大大受限，船用仓储对运行设备的速度控制、位置控制以及运行可靠性等有着更高要求，目前船用仓储大多仍采用传统的人力机载转运技术，转运设备的通用化、自动化、智能化水平还比较低，仓储物资信息的管理仍比较繁杂。为解决上述问题，提供一种自动化仓储控制与管理系统及管理方法。
2、本专利技术的目的是以下述方式实现的：
3、一种自动化仓储控制和管理系统，所述自动化仓储包括用于贮存储具的导向贮存架、穿梭车、升降装置，所述导向贮存架是套多层多列的贮存基体；所述导向贮存架上安装有实现储具在每层贮存架上水平输转的穿梭车，所述穿梭车
4、所述控制和管理系统还包括用于采集穿梭车、升降装置行驶和顶升机构工作过程中的状态信息的行程开关和传感器模块，所述行程开关和传感器模块包括安装在升降装置顶部和底部的升降限位开关、安装在穿梭车车体中部的顶升机构升降到位开关和用于检测有无储具的光电传感器、穿梭车底部前后末端的水平限位开关和穿梭车前部、后部的储具防撞检测光电传感器。
5、所述加固计算机包括cpu处理模块、与cpu处理模块通过cpci总线连接的电源模块、can总线模块、dio输入输出模块和网络模块；所述cpu处理模块通过网络模块与上位机通信连接，通过网络模块接收上位中心机库存管理计算机的控制命令，并将命令执行情况和自动化库中穿梭车、升降装置和顶升机构的各种状态反馈给上位机；所述电源模块为其他模块提供直流电源，所述dio输入输出模块提供80路开关量输入、40路开关量输出或ttl输出；所述can总线模块主要完成cpu处理模块与穿梭车行走电机和升降装置电机上的光电编码器信息的通讯，控制单元通过can总线模块向行走和升降设备发送速度给定控制命令，同时行走设备和升降设备可将当前的编码器信息实时反馈给控制单元。
6、所述控制和管理系统还包括与加固计算机通信连接的wifi模块、手持操作终端，所述手持操作终端通过wifi模块与加固计算机通信连接。
7、所述伺服控制算法根据位置反馈偏差大小使用变结构算法控制，变结构算法中的变结构控制器在偏差较大时，采用时间最优控制，系统以最大加速度启动和制动、最大速度运动，即非线性的控制以达到系统的快速响应；在偏差较小时，采用pid控制+前馈控制，控制器算法如下式所示：
8、
9、其中，e(n)表示失调角，fe表示开关转换量，knl、kvf、kaf、kp、ki、kd分别为控制器调节参数，u(n)表示速度控制量，r(n)表示设备运行控制输入；
10、为保证设备平稳运行，将在起动段、制动段采用改进s曲线，中间段采用匀速运行，避免直接大阶跃给定导致系统振荡、超调；由于设备行进距离已知，将行进距离生成位置曲线，并按照该曲线作为算法的给定r(n)；
11、s曲线的生成步骤如下：
12、a)给定匀速行进速度及加速时间；
13、b)在拟合速度曲线时考虑了车体和储具的惯性及车轮与轨道之间的摩擦，使用改进的s曲线进行速度拟合，生成起动、制动段的速度曲线；
14、穿梭车毛重为m，在穿梭车运载储具之前，对储具进行称重为m0，v为不带载重时行走设备的速度值，v’为考虑到行走设备载重时的速度值，k为前后两种速度值的关系系数，k值可以通过实验获得，则：其中：本系统中k值为1，k与车轮的材质和轨道材质有关；
15、c)使用s曲线进行速度拟合，生成起动、制动段的速度曲线；
16、d)将起动段、制动段的速度进行积分，生成位置曲线；
17、e)将中间段使用匀速行进速度进行填充，生成该段的运行时间及位置曲线；
18、f)生成总体的位置曲线。
19、一种应用所述的自动化仓储控制和管理系统的管理方法，所述管理方法包括：
20、a)上位机即库存管理计算机的界面上点击某层导向贮存架上储具出库，系统运行自检并完成初始化；
21、b)加固计算机通过dio输入输出模块和can总线模块采集行程开关、传感器模块和电机光电编码器中的状态信息，手持操作终端通过wifi模块与加固计算机进行通讯，将穿梭车的运行状态反馈至手持操作终端与上位机，若存在故障，则进行故障报警，同时上位机与手机终端显示故障名称；
22、c)通过穿梭车水平行走电机上所安装的光电编码器将电机运行的参数传送到水平行走电机驱动器上，再经can通讯模块实时反馈至控制加固计算机，控制加固计算机通过基于变结构与s曲线加减速相结合的伺服控制算法计算出穿梭车的给定速度通过can通讯模块向穿梭车发送速度指令，当加固计算机控制穿梭车行驶至指定位置时，穿梭车停止行驶；
23、d)穿梭车上方两个光电传感器检测车体上方有无储具，若无储具，则穿梭车报警，穿梭车返回初始位置；若有储具，加固计算机通过do模块控制顶升电机接触器闭合则穿梭车顶升电机运转，带动顶升机构托起储具，触碰到顶升到位开关后顶升结束；
24、e)升降装置若不与该层导向贮存架平行，即升降装置不停至该层时，加固计算机控制升降装置垂直运行至该层，通过升降电机上所安装的光电编码器将电机运行的参数传送到升降装置电机驱动器上，再经can通讯模块实时反馈至控制加固计算机，控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动化仓储控制和管理系统，其特征在于：所述自动化仓储包括用于贮存储具的导向贮存架、穿梭车、升降装置，所述导向贮存架是套多层多列的贮存基体；所述导向贮存架上安装有实现储具在每层贮存架上水平输转的穿梭车，所述穿梭车包括穿梭车行走电机，所述穿梭车的顶部设有顶升机构及顶升电机；所述升降装置设置在导向贮存架两端，用于实现储具在层间的垂直输转和出库，所述升降装置包括升降装置电机；所述控制和管理系统包括加固计算机、所述加固计算机的输出端分别与穿梭车电机驱动器、升降装置驱动器和顶升机构的顶升电机接触器相连接，所述穿梭车行走电机驱动器、升降装置驱动器和顶升电机接触器的输出分别与穿梭车行走电机、升降装置电机和顶升电机连接；所述穿梭车行走电机和升降装置电机上均安装光电编码器，所述光电编码器将行走电机和升降装置电机运行的参数分别传送到穿梭车行走电机驱动器和升降装置驱动器上，驱动器将参数反馈至加固计算机；所述加固计算机根据伺服控制算法计算出穿梭车电机、升降装置电机和顶升电机的运行速度，并发送速度指令给穿梭车电机驱动器、升降装置驱动器和顶升电机驱动器。
2.根据权利要求1所述的自动化仓储
3.根据权利要求1所述的自动化仓储控制和管理系统，其特征在于：所述加固计算机包括CPU处理模块、与CPU处理模块通过CPCI总线连接的电源模块、CAN总线模块、DIO输入输出模块和网络模块；所述CPU处理模块通过网络模块与上位机通信连接，通过网络模块接收上位中心机库存管理计算机的控制命令，并将命令执行情况和自动化库中穿梭车、升降装置和顶升机构的各种状态反馈给上位机；所述电源模块为其他模块提供直流电源，所述DIO输入输出模块提供80路开关量输入、40路开关量输出或TTL输出；所述CAN总线模块主要完成CPU处理模块与穿梭车行走电机和升降装置电机上的光电编码器信息的通讯，控制单元通过CAN总线模块向行走和升降设备发送速度给定控制命令，同时行走设备和升降设备可将当前的编码器信息实时反馈给控制单元。
4.根据权利要求1所述的自动化仓储控制和管理系统，其特征在于：所述控制和管理系统还包括与加固计算机通信连接的WIFI模块、手持操作终端，所述手持操作终端通过WIFI模块与加固计算机通信连接。
5.根据权利要求1所述的自动化仓储控制和管理系统，其特征在于：所述伺服控制算法根据位置反馈偏差大小使用变结构算法控制，变结构算法中的变结构控制器在偏差较大时，采用时间最优控制，系统以最大加速度启动和制动、最大速度运动，即非线性的控制以达到系统的快速响应；在偏差较小时，采用PID控制+前馈控制，控制器算法如下式所示：
6.一种应用权利要求2-5任一项所述的自动化仓储控制和管理系统的管理方法，其特征在于：所述管理方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自动化仓储控制和管理系统，其特征在于：所述自动化仓储包括用于贮存储具的导向贮存架、穿梭车、升降装置，所述导向贮存架是套多层多列的贮存基体；所述导向贮存架上安装有实现储具在每层贮存架上水平输转的穿梭车，所述穿梭车包括穿梭车行走电机，所述穿梭车的顶部设有顶升机构及顶升电机；所述升降装置设置在导向贮存架两端，用于实现储具在层间的垂直输转和出库，所述升降装置包括升降装置电机；所述控制和管理系统包括加固计算机、所述加固计算机的输出端分别与穿梭车电机驱动器、升降装置驱动器和顶升机构的顶升电机接触器相连接，所述穿梭车行走电机驱动器、升降装置驱动器和顶升电机接触器的输出分别与穿梭车行走电机、升降装置电机和顶升电机连接；所述穿梭车行走电机和升降装置电机上均安装光电编码器，所述光电编码器将行走电机和升降装置电机运行的参数分别传送到穿梭车行走电机驱动器和升降装置驱动器上，驱动器将参数反馈至加固计算机；所述加固计算机根据伺服控制算法计算出穿梭车电机、升降装置电机和顶升电机的运行速度，并发送速度指令给穿梭车电机驱动器、升降装置驱动器和顶升电机驱动器。
2.根据权利要求1所述的自动化仓储控制和管理系统，其特征在于：所述控制和管理系统还包括用于采集穿梭车、升降装置行驶和顶升机构工作过程中的状态信息的行程开关和传感器模块，所述行程开关和传感器模块包括安装在升降装置顶部和底部的升降限位开关、安装在穿梭车车体中部的顶升机构升降到位开关和用于检测有无储具的光电传感器、穿梭车底部前后末端的水平限位开关和穿梭车前部、后部的储具防撞检测光电传感器。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王炎龙，魏鑫，李剑飞，戴宗妙，刘晓永，刘川，王姣龙，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一三研究所，
类型：发明
国别省市：
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