自动化立体仓库下位控制系统的开发与优化调度

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1、山东大学硕士学位论文摘要自动化立体仓库集存储、输送、分发、管理等功能于一体，具有存储容量大、占地面积小、操作简单、能与ERP系统信息集成等多方面的优点。本文以某军区军械器材配送自动化立体仓库为应用背景，开发了堆垛机和旋转货架的PLC控制系统，并提出了堆垛机拣选作业环状巡回路径、层序插入算法、装箱约束优化及改进的遗传算法求解、分层旋转货架的S-OPA货位分配法和动态路径优化方法。在仓库整体构造和控制方式方面，基于现代物流思想为仓库建立了现场控制层、监控层、数据管理层、企业业务层四层监控体系，并分析了仓库的全

2、自动作业的入库、出库和盘库流程。在堆垛机优化调度方面，做了如下工作：(1)提出固定货架堆垛机拣选作业路径优化问题的数学模型为棋盘距离旅行商问题。提出了适合拣选作业工程应用的环状巡回路径和层序插入算法，试验仿真证明这两种算法能显著提高仓库的作业效率。层序插入算法的优化效果优于文献[23]和文献[24]中的改进遗传算法，且陔算法时间复杂度和空间复杂度远低于遗传算法，非常适合工程现场应用。(2)为解决堆垛机拣选作业的装箱约束问题，提出了仓库拣选作业的新型数学模型，并用遗传算法对该模型进行了求解，对遗传算法初始种

3、群的生成进行了改进。(3)建立了堆垛机单元作业的优化数学模型，提出单元作业的优化为多旅行商问题，约束条件为每次遍历货位点数量相同或相差为1，指出可采用遗传算法对该问题进行优化。在旋转货架工程设计方面，首先构造了分层旋转货架控制系统的硬件组成结构，并为大型分层旋转货架设计了以PLC和变频器为基础的控制系统。然后开发了该控制系统的软件部分，包括工作流程、转向转速控制、认址定位等关键技术。山东大学硕士学位论文在旋转货架优化调度方面，为大型分层旋转货架建立了S-OPA货位分配方式。考虑到大型旋转货架控制的复杂性和

4、作业时间的不确定性，提出了一种适合工程应用的作业路径动态优化算法。按本文思路开发的立体仓库下位控制系统已投入使用一年，实现了10000余种器材、21780个货位的自动化管理和存取。系统运行可靠，功能齐全，操作简单，使用方便，使后勤保障和器材供应做到了现代化、自动化和信息化，提高了供应保障能力和效率。关键词：自动化立体仓库；堆垛机：旋转货架：NP-难问题：遗传算法山东大学硕士学位论文ABSTRACTIntegratingstorage，transport，dispensing，management，auto

5、matedstorageandretrievalsystemhasmanagebenefit，suchasgreatcapability，smallacreage，simpleoperation，embeddingwithERPsystem．Basedononewarehouse，wedevelopthecranecontrolsystemandcarouselcontrolsystemandpresentloop—likeroute，floor—orderinsertalgorithm，improved

6、geneticalgorithmusinginoptimizationproblemwithcapabilitylimitation，S-OPAallocation，anddynamicoptimalalgorithmofworkrouteItisasystemengineeringtOdesignandoptimizethecontrolsystemofautomatedstorageandretrievalsystem，integratinglogistictechnology，automationt

7、echnology，computertechnology，communicationtechnology，intelligenceoptimizationandSOon．Anexcellentalgorithmcanadvancetheefficiencywithnoincreasinghardwarecost，butthealgorithmcannotbesuitableforsomespecialsystem．．Forthewholewarehouseandcontrolsystem，webuildt

8、helocalcontrollayer，stakeoutcontrollayer，datamanagementlayerandenterpriseoperationlayerisbasedonmodernlogisticthinking．Then，weanalyzetheflowofautomatedstorage，automatedretrieval，andcheckage．Forthecrane，wedosomeresea