智能立体停车场设计

智能立体停车场设计 东北大学秦皇岛分校毕业设计( 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ) 第 I页 智能立体停车场设计 摘 要 随着人民生活水平不断提高，我国汽车保有量不断提升，私家车的数量越来越多，在生活小区及办公场所、商场、旅游景点等地方，停车难问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 日益突出。解决停车难问题，除了加大基础设施投入(扩建停车场)外，有效地对现有的传统停车场进行智能化、立体化改造，则能解决单纯扩建所带来的占地多，利用率低，找车位难等现实问题。因而建设配套的智能立体停车场，对增加停车位及对其进行有序地管理十分必要，智能立体停车场的建设已经成为大势所趋，将拥有强大的市场需求。 基于上述两点需求，本文设计了一套智能立体停车场系统，通过优先级表的调度算法实现车位的分配与调度，并运用模糊控制实现对汽车存入与取出速度的调节。本文将从整体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、基于优先级表的算法、基于模糊控制的速度控制、MATLAB仿真等方面进行全面地介绍该系统。智能立体停车场系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户角度看，其服务高效、安全、收费透明度高、准确无误;从管理者角度看，其易于操作维护、自动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度;从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，投资者的回报有了可靠的保证。 关键词:智能、立体、优先级、模糊控制、MATLAB仿真 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 II页 Intelligent three-dimensional parking lot design Abstract Author:Chen Lue Tutor:Zhang Jiasheng As the living standard of people improves and the automobile occupancy especially private cars increases in China, the residential areas, offices, markets, scenic spots and parking place suffer a more and more serious parking problem. In addition to increasing infrastructure investment (construction of new parking lots), intelligent traditional intelligent parking lot and three-dimensional reconstruction, also can relieve the large land occupancy, propel low efficiency, and solve difficulties of finding an available position. The construction of 3-D parking lot and its relative smart management system design which contains a great potential of profits, becomes a necessary trend for modern cities‟ development. Based on the two points above, this paper designs a set of intelligent car-park system, realizes the distribution of parking spaces through the priority list of scheduling algorithm, and adjusts the speed of cars based on the fuzzy control theory. This paper comprehensively introduces the priority table algorithm, the fuzzy control of speed control and the MATLAB simulation of the designed system. Intelligent car-park system which is a combination of both dynamic and static management is proved to be an efficient, fast, accurate, and economical. It is an efficient, safe, transparent, accurate system for users. In the view of its managers, it is easy to operate and maintain. Its automatic characteristic also greatly reduces the labor intensity. For investors, the error prevention and cheating elimination guarantee stable profits. Key words: Intelligent, stereo, priority, and fuzzy control, MATLAB simulation 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 III页 目 录 1 绪论................................................................... 1 1.1 本课题研究背景 .......................................................................................1 1.2 国内外发展及研究概况 ...........................................................................2 1.2.1 智能立体停车场的发展与现状 ...........................................................2 1.2.2 模糊控制器发展与现状 ......................................................................3 1.3 本课题研究内容 .........................................................................................4 1.4 本课题研究意义 .........................................................................................4 1.5 本论文的组织结构 .....................................................................................5 2 智能立体停车场的系统设计与整体方案..................................... 6 2.1 智能立体停车场的示意图 ........................................................................ 6 2.2 智能立体停车场系统的工作流程 ........................................................... 7 2.2.1 智能立体停车场的系统结构 .............................................................. 7 2.2.2 智能立体停车场的工作过程 .............................................................. 7 2.2.3 射频卡 ................................................................................................ 8 2.2.4 传感器与测量系统 ........................................................................... 10 2.2.5 汽车入库........................................................................................... 12 2.2.6 汽车出库........................................................................................... 13 2.2.7 显示系统........................................................................................... 14 3 基于优先表的智能立体停车场的车位安排.................................. 15 3.1 出入库任务调度原则 .............................................................................. 15 3.2 基于优先级的算法分析 .......................................................................... 15 3.3 基于优先表的停车位安排 ...................................................................... 16 3.3.1 单元内车位编号 ............................................................................... 16 3.3.2 基于优先表的车位安排 ................................................................... 16 3.3.3 移库操作........................................................................................... 18 4 基于模糊控制的智能立体停车场的停车速度控制............................ 19 4.1 模糊控制理论基础 .................................................................................. 19 4.1.1 模糊控制基本思想 ........................................................................... 19 4.1.2 模糊逻辑系统基本理论 ................................................................... 20 4.1.3 模糊逻辑系统基本结构 ................................................................... 20 4.1.4 模糊控制过程 ................................................................................... 21 4.2 智能立体停车场的模糊控制器设计 ....................................................... 24 4.2.1 建立模糊控制规则 ........................................................................... 25 4.2.2 确定隶属函数 ................................................................................... 25 4.2.3 模糊控制规则的建立 ....................................................................... 26 4.2.4 模糊推理........................................................................................... 27 4.2.5 解模糊 .............................................................................................. 28 5 MATLAB仿真 ........................................................... 29 5.1 模糊控制器仿真模型 .............................................................................. 29 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 IV页 5.2 仿真结果 ................................................................................................. 31 结论..................................................................... 33 致谢..................................................................... 34 参考资料................................................................. 34 附录..................................................................... 35 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 1页 1 绪论 1.1 本课题研究背景 中国汽车保有量逐年递增，停车难的问题越来越突出，特别是在大城市，由于停车位不足，大量汽车占道停车，使本来就狭窄的街道变得更加拥挤。2011年北京实施停车收费新政，新政规定一类地区为三环路(含)内及三环外的4个重点区域:CBD、燕莎地区、中关村西区和翠微商业区，路侧停车首小时10元，第二小时起15元;露天停车场8元每小时;地下停车场6元每小时。从该新政可以看出，在发达地区停车很难而且价格很贵，这样智能立体停车场的建设就显得十分必要和可行，该类停车场的建设可以在相同的占地面积上实现挺原来多数倍,甚至十多倍的车辆，用户停取车方便、快捷，而且车辆安全有保证。另外较高的收费使成本收回周期变短，投资积极性提高。 模糊控制系统是一种典型的智能控制系统，是通过计算机完成人们用自然语言所描述的控制活动，可以不需要知道被控对象的数学模型即可实现较好的控制，具有系统响应快，超调小，过渡过程时间短等优点。在控制原理上它应用模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理的知识，模拟人的模糊思维 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，对复杂过程进行控制。在结构上与传统的控制系统没有太大的差别，主要不同之处在于控制器采用了具有智能性的模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系统的核心。模糊控制器主要包括输入模糊化、知识库、推理决策、输出精确化四个部分。智能立体停车场通过引入模糊控制的控制方法实现了对停取车的智能控制，使系统快速、平稳、准确。 随着智能立体停车场的不断完善，它的应用已经成为全球的发展趋势。而如何合理的进行智能立体停车场的设计，对立体停车场进行优化管理、调度以保证整个智能立体停车场的性能指标最优，能够更加有效的工作，提高工作的效率，就成为当今停车场研究的一个热点问题。智调度实际上是一类特殊的优化问题，是在满足各种约束条件的情况下调配资源、合理安排作业顺序，以达到运行成本 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 2页 最小的目的。寻求合理调度方案的过程实际上就是对任务的作业顺序进行组合优化的过程。不同领域的调度算法会有相似之处，因此本文引入基于优先级的的调度算法，将其改进后应用于出入库作业调度。运用了模糊控制的方式对电机速度进行调节，实现对车出库入库的速度控制。通过仿真建模来验证其算法的可行性和适用环境。 1.2 国内外发展及研究概况 1.2.1 智能立体停车场的发展与现状 智能立体停车装备系统在世界各地的发展极不均衡，德国开发最早，技术居于领先地位，在二层及多层平面式立体停车库系列中，它已发展了,型、,型和,型。日本由于国土面积小而应用最广，自1959年引进了建造机械式立体停车库技术之后，到1983年，就已经在本土上共建造了25454座各种形式的机械式车库，平均每座容车量达到十辆左右，最多的能达到百辆以上。从上世纪七十年代末期，车库容量年递增率为5%-7%，已经赶上了同期汽车拥有量的年递增率4%-6%，从技术特征上看，日本更重视竖式智能立体车库的发展，即密集型智能立体停车库的发展。1993年，在日本东京举行的世界立体智能停车设备展览会，盛况空前。 进入20世纪以后，在国内举办了多个与停车设备相关的展览会，2006年10月在上海举办的“2006上海国际停车设备和智能系统展览会”同样热闹非凡，它吸引了来自德、日、美等世界上知名的停车设备制造商，全自动智能立体停车设备的容车能力及其技术完备，先进程度已被世界广泛承认和接受。国内正处于经济与建设发展阶段，目前已有多种国外停车设备出现在国内市场上。 停车装置种类繁多，必须通过详尽的技术分析及经济分析才能够有明智的决断，有效的利用一切有利因素，建造出经济技术都合理的停车装置。总之，当我们面临着建设现代化大都市的重任和土地资源寸土万金的现实情况下，设计、生产和使用这一现代化设备是可行的、明智的，也是必然的选择。它的前景将是无限美好的。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 3页 1.2.2 模糊控制器发展与现状 美国加利福尼亚大学L.A.Zadeh教授于1965年提出《Fuzzyset》开创了模糊数学的历史，1973年，Zadeh给出了模糊控制逻辑控制器的定义及定理，为模糊控制的形成奠定了基础。1974年Mamdini成功的将模糊理论应用于锅炉和汽轮机的过程控制，从那时起，模糊控制理论及技术得到了广泛的应用和飞速的发展。 现今无论是模糊数学理论还是模糊控制技术都得到了显著的发展。特别是80年代后期以来，模糊控制理论在日本、中国及欧洲得到了广泛的应用，采用模糊控制器的各种产品(如照相机、摄像机、洗衣机等)出现在世界各地的市场上，此外模糊控制技术在航天领域及生物医学领域及自动化立体仓库领域都较为广泛的应用。 模糊控制的发展根据其结构特点可大致分为3个阶段: 第一阶段(1965~1974)为萌芽阶段，主要是模糊数学的发展和成形时期; 第二阶段(1974~1979)为简单的模糊控制器阶段，这种模糊控制器的核心是利用实践惊讶形成一定的模糊控制规则表，由于模糊控制器的设计是针对控制过程中的某些特定过程，因此控制器的使用具有针对性。 第三阶段(1970~至今)高性能模糊控制器阶段，人们在使用过程中针对简单模糊控制器的不足，提出了许多高性能的模糊控制策略，特别是1979年由T.J.Procky和E.H.Mamdani共同提出的给模糊控制器增加学习功能，使它能在控制过程中不断获取新的信息，并对控制量做出适当的调整，使系统性能大为改善。 今天的模糊控制技术已经广泛应用于许多领域，已开发的比较典型的模糊控制系统有:热交换过程的控制;暖水工厂的控制;污水处理过程控制;交通路口控制;水泥窑控制;飞船飞行控制;机器人控制;模型小车的停靠和转弯控制;电梯控制;核反应堆控制等; 自80年代中期开始，日本在模糊控制的研究和应用中走在了世界前列。日本还率先将模糊控制应用到家电产品的控制，采用模糊控制的照相机、洗衣机、微波炉、吸尘器等再日本已经比较普及。 从1979年开始，我国也开展了模糊控制理论及应用方面的研究工作，已取得 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 4页 了重要成果。已采用模糊控制实现了某些工业炉、窑的自动化;在造纸过程和流体催化过程中，模糊控制取得了成功的应用。国内已有厂家研制出单回路模糊控制器。 在这些应用中模糊控制体现出了两大优点:第一，模糊控制在许多应用中可以有效且便捷地实现人的控制策略和经验，这一点自从模糊控制诞生以来就一直被广泛强调着;第二，模糊控制可以不需被控对象的数学模型即可实现较好的控制，这是因为被控对象的动态特性已隐含在模糊控制器输入、输出模糊集和模糊规则中。但与其他比较成熟的学科相比(如现代控制理论)，模糊控制的系统理论还有一些重要的理论课题没有解决。第一，模糊控制的万能逼近特性己被证明，但还只是一个存在性定理，实际中，对于一般的未知系统，如何找到一个合理的模糊逼近器尚无确定的方法;第二，模糊控制系统的稳定性分析近年来有了一定的进展，但这些分析都是针对一定的特殊系统，模糊控制器具有一定的鲁棒性，但只能从概念上讲，严格的理论分析仍需进一步是深入研究。由于模糊控制系统本身在理论上尚不成熟，使其虽是当前研究的一个热门课题，然而其研究成果仍然有限。正是由于模糊控制取得了很大的实用成果，同时又在理论上不够完善，因此模糊控制系统从诞生以来就充满了争议。 1.3 本课题研究内容 1.对智能立体停车场整体方案进行设计。 2.对智能停车场停车进行基于优先级表的调度算法研究并运用模糊控制的原理对智能立体停车场进行速度控制，运用进行MATLAB仿真。 3 通过MATLAB的仿真，对整个设计方案进行仿真实验，检验其是否准确、可行、合理。 1.4 本课题研究意义 在中国汽车保有量持续增长，停车难日益突出的大背景下。智能立体停车场的出现将极大的改善停车难的问题，可以大大的减少找车位的不便，为车主节省大量时间。并且，智能立体停车场能够有效的防盗及利于车辆的保养。随着城 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 5页 市规模的不断扩大及现代化建设的不断深入发展，对智能立体停车场的需求将越来越大，对其各方面功能、性能的要求也越来越高。研究新型控制技术在智能停车场中的应用，对于提高管理控制功能和作业效率具有重大的社会效益和市场前景。 智能立体停车场担负着车辆的分类、入库、保管、出库、收费、存档等多种功能，是实现高效率和大容量的自动化存车手段，适应现代化建设的发展需要。通过引入模糊控制及优先，实现了对算法的优化，使整个系统更加完善、实用。 1.5 本论文的组织结构 本论文主要是通过对智能立体停车场进行整个系统的设计，引入优先表与模糊控制，对整个系统的运行方式进行了研究。运用MATLAB进行仿真，检验系统的各方面的性能。 本论文的组织结构如下:第二章介绍智能立体停车场的整体设计方案;第三章主要介绍用优先表对智能立体停车场车位进行安排的算法;第四章主要介绍运用模糊控制实现车得入库与出库速度控制;第五章介绍运用MATLAB对智能立体停车场系统进行仿真。最后得出相应的结论。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 6页 2 智能立体停车场的系统设计与整体方案 2.1智能立体停车场的示意图 图2 .1 智能立体停车场示意图 图2-1为有2个单元的智能立体停车场。停车时，所有汽车从入口1进入，然后按提示进入入口2或3。取车时，车主去对应的单元取车，从出口1离开停车场。 图2.2 停车场各单元内部示意图 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 7页 图2-2为第一单元和第二单元内部车位分布图.第一单元总共为四层,用于停小汽车,最多可以停30辆车,容积率为原来的5倍。第二单元共三层，用于停大巴车， 辆车，容积率为原来的3倍。从上可以看出，立体停车场在占地面积最多可以停6 一定的情况下，可以大大的增加车位的数量。可以有效的缓解停车难，减少占道停车，有利于交通通畅。 2.2 智能立体停车场系统的工作流程 2.2.1智能立体停车场的系统结构 图2-3为智能立体停车场的系统结构图，这些部分构成了整个智能立体停车场的管理系统。 数据处理中心 收费系统 安全监控系统 出入口控制系统 自动停车系统 自 信车发动 用计票 出 辆卡调息监报户费据入 检读速提控警信收打控 测卡停示系系息费印制 系系车系统 统 系系系系 统 统 统 系统 统 统 统 统 图2.3智能立体停车场的系统结构 2.2.2智能立体停车场的工作过程 当会员用户持射频卡(简称RF卡)或者是非会员用户在自动吐卡机领取射 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 8页 频卡，进入感应区后(读卡器感应到射频卡，车道下的车辆感应线圈检测到车辆)，系统自动对车的尺寸进行测量，测量完毕后外围栏杆开启。系统自动根据车辆自身情况安排停车场号，再根据优先表确定车辆的停车位。当车辆进入对应号停车场时，内部栏杆开启，车主将车停入指定位置，感应装置随时刷新检测，若车辆未停好，指示灯显示红色，若停好了则显示绿色。车主离开停车位后，在对应号停车场外刷卡离开内部栏杆关闭。栏杆关闭后，根据系统安排的车位，根据事先设计的停车路线，运用 模糊控制的方式对停车速度进行控制。当车辆停好以后，该号停车场准备接收下一辆车。取车时，车主在出口处刷卡，系统运用模糊控制，根据事先设计的停车路线为用户取车至指定区域，车停好后，出口处栏杆开启，用户进入取车。出口处感应线圈检测到车辆离开后，出口处栏杆关闭。 在出口处，车主可以看到收费详单，并可以打印。 2.2.3射频卡 射频卡是近十几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了无源(卡中无电池)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。 (1)各种管理介质对比:停车场管理系统中曾经出现过的管理介质有磁卡(纸质)，条形码(纸质)，接触式 IC 卡等多种，其优缺点各有不同。 1.纸质磁卡:纸质磁卡应用较早，是最传统的管理介质。它的优点是:成本低、体积小、便于携带。缺点是:容易损坏，存储容量小，安全性不好，不能重复使用等。 2.条形码:条形码是继纸质磁卡出现后，被各个行业广泛应用的管理介质。它的优点是:实现自动化管理，不需人工参与。成本也很低，还可以很好的恢复数据。它的缺点是:里面的信息不可以改写。 3.接触式 IC 卡:它是继纸质磁卡和条形码之后出现的一种新的集成电路芯片技术。它的优点是:提高了安全性，提高存储容量，价格便宜，不易损坏。它的缺 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 9页 点是:成本相对于纸质磁卡和条形码稍微有些高，使用时间久了也会造成卡的磨损。读卡过程比较麻烦，读卡时间相对较长，容易受到污染，必须定期清洗。 : 射频卡(简称RF卡)是继接触式 IC 卡之后发展起来的一种新的管理4.射频卡 介质。它是电子领域的一个新的成果，把射频技术与 IC 卡技术很好的结合，既是无源卡又不需要和读卡器接触。它的优点是:使用寿命长、可靠性高、维护成本低。由于射频卡和读卡器不需要接触，提高了系统的工作效率。其次，它不易 10 年，方损坏，容易保存，不容易受到外界环境的影响。它的使用寿命超过了 便用户进行操作。因为是不需要直接接触的，读卡器可以安装在合适的位置，这样可以避免外界恶劣条件对读卡器造成损坏。射频卡的使用非常方便，它可以在任何方向，任何位置和读卡器建立通信。无论如何转变方向，只要在读卡器的感应范围之内都可以很好的读取卡片信息。每张射频卡在生产后都会冠以自己唯一的 ID 号，并且是不可以修改的。射频卡与读卡器之间的通信是全双工的，就是在读卡器验证射频卡是否合法的同时，射频卡也可以验证读卡器的合法性。他们遵守握手协议，要进行三次互相认证，且安全性好。此外，射频卡的每个扇区都有自己的访问条件和操作密码，使得识别更加可靠。它的抗干扰性很强，数据处理中心可以同时处理多个射频卡，这个过程中不容易发生相互的干扰。由于射频卡是最新发展起来的管理介质，它的优点真是举不胜举。现在很多厂商都采用射频卡作为停车场系统的管理介质，来提高系统的安全性和可靠性。本文也是选用它作为停车场管理及远程监控系统的管理介质。 (2)射频识别系统:射频标签、读卡器和天线是射频识别系统最基本的三个组成部分。芯片和耦合元件是射频标签的两个组成部分，射频标签在本系统中是射频卡，它通过内置天线与射频天线进行信息交流。读卡器是用来读取射频卡信息的。天线是射频卡和读卡器的信息传递的媒介。射频识别系统的基本工作流程是:读卡器通过天线发生自身频率的射频感应到射频卡时，就会产生感应电流，这时射频卡激活;射频卡激活后把自己的 ID 号发送出去;射频天线接收到射频卡的信号时，把信息上传到读卡器，读卡器将信息处理好后上传到数据处理中心;数据处理中心根据收到的信息进行合法性认证，控制整个识别过程。射频卡按照不同的 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 10页 方式可以分为 5 类: 1.按照供电方式可以分为有源射频卡和无源射频卡。内部有电源的射频卡我们通 常称为有源射频卡，它的优点是作用距离远，缺点是寿命短、体积大。 2.按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。低频系统用于短距离、低成本的系统中，如多数的校园卡、门禁控制、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于门禁控制等需要大的存储容量的行业中;高频系统多应用在火车监控、高速公路收费系统中，因为他们不在乎价格是否昂贵。而是需要较长的读写距离和较高的读写速度。 3.按调制方式的不同可分为主动式和被动式两种。主动式射频卡主动发送信息给读卡器，被动射频卡等待读卡器发送信息给自己。因为主动方式的射频卡发射的信号只穿过障碍物一次，所以它主要用于有障碍物的应用中，作用距离更远。 4.按作用距离可以分为密耦合卡(作用距离小于 1cm)、疏耦合卡(作用距离约 1m) 、近耦合卡(作用距离小于15cm)和远距离卡(作用距离至少 1m以上)。 5.按芯片可分为只读卡、读写卡和CPU卡。 2.2.4传感器与测量系统 一、传感器与测量系统的概述 传感器是能感受某种信息并按照一定规律将信息转换成可用信号的器件或装置。传感器能够感受的信息也称被测量，有力学量、运动学量、热力学量、化学量、生物学量等。传感器将被测从一种能量形式转换成另一种能量形式作为可用信号输出。可用信号是某一特定场合中适于传输、处理、储存、显示、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 并且满足系统简册或控制等要求的信号，它是实现自动检测和控制的首要环节。测量系统中最常用的信号形式是电信号，这是因为电信号易于传输、存储和处理。因此，也可以狭义地理解传感器就是能将被测量转换成电信号的器件或装置。各种传感器是测量系统的感官，被测量就是传感器的输入信号。 传感器的输出信号往往功率很弱，或者数值范围不合适，或者信号形式不适合。由于这些原因，传感器的信号往往不能直接用于工业系统的状态显示和控制。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 11页 信号调理电路是对传感器的输出信号进行一定预处理的装置，如在测量系统中要将看到的电压放大、电流/电压转换、整形、频率/电压转换等，使信号适于显示或控制之用。信号调理电路的主要技术是电路和电力电子技术。 测量系统的作用是获取系统的状态信息。为了实现这一作用，必须将被测物理量转换成可用信号。下图描述了测量系统的基本组成。 二、测量系统在智能立体停车场中的应用 测量系统在智能立体停车场中的主要应用有如下三个方面: (1)出入口出处得测量系统。在停车场的总入口处，运用当前应用广泛、技术成熟的电子过磅装置，通过重量的变化来确定有无车辆需要进入，以及车辆是否已经通过栏杆。通过整个测量的最大值确定来车的重量来确定来车的类型，以及该车是否能停入该智能立体停车场。在停车场个单元的出入口处及停车场总出口处采用感应线圈判断是否有车辆需要通过和车辆是否已经通过，从而控制栏杆的起降。 (2)用户停车位置的测量系统。用户将车停入停车单元一层的指定位置，此时需要对车辆的位置进行一个判断，该车辆是否停在了规定地点，系统接下来的自动停车操作是否安全。为了确定汽车的位置，本系统采用在指定区域安全边界线上安装红外发射和接收装置。如果车辆没有按要求停泊，显示装置将会亮红灯，如果停好了，指示等将会亮绿灯，提示车主离开。若长时间处于红灯，系统将会报警，提示工作人员过来处理。若亮绿灯，待车主刷卡确定离开后系统将自动帮车主停好车辆。 (3)系统自动停车时的测量系统。要实现对车辆安全、快速入库，就必须实时测量车辆与指定位置的位移量。根据本系统的实际情况，选择了激光测距仪。激光测距是光波测距中的一种方式，如果光以速度c在A、B两点间传播往返1次所需时间为t，则A、B两点间的距离D=c/2。因此，当光速确定后，要测量A、B两点间的距离实际上只需测量光传播的时间即可。相位式激光测距仪对静止或移动相对缓慢的物体比较有效，适用于速度低于10而s、做线性运动的物体。。当要求将车辆停到达某一目的车位时，根据激光测距仪反馈回来的车辆的距离信 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 12页 号及预先设定的控制策略调整变频器的频率值，使车辆先以较高的速度运行到接近目的车位的位置，然后平稳地减速到较低的速度运行，在到达目的地址的时候制动停准。采用闭环控制方式能较好地满足智能立体停车场的高速运行、换速平稳、低速停准的调速控制要求。 2.2.5汽车入库 汽车入库指的是汽车从停车场总入口处到汽车停到指定车位的过程。 否 非会员领卡 是否 显示单元号 启 栏杆开车辆过磅区 入口 有车是 是 系统是 是否 单元栏杆开启 车辆感应线圈 否忙 有车 否 是 是 将车停入指定位置 亮绿灯，语音提示 车主刷卡离开 是否停好 否 亮红灯，等候 亮红灯，语音提示 否 是 是否停好 亮绿灯，下一辆 系统自动停车 图2.4 汽车入库流程图 如图2-4所示，为智能立体停车场汽车入库流程图。汽车驶入入口处的车辆过磅区，系统判断有来车，开启栏杆，并通过车辆的重量判断来车的类型，从而安排单元号。会员用户直接进入，非会员用户进入时领取临时射频卡，通过系统提示，车主进入指定单元，在单元前通过感应线圈系统判断车辆的到来，若系统 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 13页 忙则提示等待，若系统为闲，则开启单元栏杆，提示车辆进入指定位置。系统通过红外传感器判断车是否停在指定区域，若没有停好，则报警;若已经停好则亮绿灯，并语音提示。车主刷卡确定车内人离开后，系统开始自动停车，在停好后，系统开始操作下一辆等待入库的车辆。 2.2.6汽车出库 汽车出库是指汽车从停车位到出停车场总出口的过程。 排号等待 红灯 否 否 是 取车是 系统忙否 车 系统自动取用户刷卡 否完成 是 是 是否 感应线圈 车主取车 绿灯，栏杆开启 栏杆关闭，灯绿 离开 否 否 红灯 是否停车场出口 收回卡 会员 系统取下一辆车 是 否 是否 感应线圈 栏杆开启 打印详单 缴费 关闭栏杆 离开 是 图2.5 汽车出库流程图 如上图所示，为汽车出库的过程。用户取车时，现在刷卡处刷卡，若正在取车，系统提示等待。若无，则系统开始取车。当系统取车完毕后，指示灯由红变绿，同时单元栏杆开启，车主进入取车点取车。当感应线圈感应到汽车离开后，单元栏杆关闭、灯绿，系统等待或开始取下一辆车。车主开车到停车场出口，若不是会员，则交回射频卡并缴纳对应的费用，会员则从账户直接扣取，然后系统 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 14页 自动我车主打印消费详单。最后栏杆开启，车辆驶出，通过感应线圈判断车辆以离开后，栏杆关闭。 2.2.7显示系统 智能立体停车场的显示主要依靠指示灯，LED屏，液晶屏三种设备。 显示系统是联系停车场与车主之间的纽带，车主能从显示系统中得到需要的信息，使整个系统更加安全、方便、顺畅，能大大提高系统的工作效率。由于前面已经对显示系统有了一些介绍，这里就不再赘述。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 15页 3 基于优先表的智能立体停车场的车位安排 3.1出入库任务调度原则 出入库任务调度负责合理安排各出入库任务的执行顺序，是智能立体仓库满足实时性要求的关键。为了实现合理调度，一方面需要有合理的数据和信息作依据，另一方面要有合理的调度原则。 3.2基于优先级的算法分析 如今，动态调度及其应用正越来越受到人们的广泛关注，在各个领域，如敏捷制造、电子商务、空中交通管制、自适应容错以及机器人等，都有一定的应用，人们对其进行了大量的卓有成效的研究。基于优先级的调度算法是一种较为常见的调度算法，在上面提到各种实时系统中有着广泛的应用。 优先级分派策略可看成一个函数，它可以针对两类不同情况:单个任务或一个任务集。单个任务时，函数的结果就是对应分派策略所确定的该任务的优先级;用于任务集时，函数的结果是任务集中任务的一个排序表。当实时任务到达时，指派一个优先级，进入任务队列。在任务队列中，优先级最高的任务排在第一位，由高到低顺序排列。 比较经典的几种基于优先级的算法如下: (l)最早相对截止期最优先算法但DF算法); (2)最小任务量最优先算法(LVF算法); (3)最短空闲时间优先算法(SF算法); 根据智能立体停车场的实际情况，选择了最小任务量最优先算法。由于出库任务的任务量直接反映了任务完成时间的长短，因此此算法的思想是按当前剩余车位的位置安排最近的停车位，任务量越少，出库任务优先级也就越高。但是仅仅以某个特征参数来确定是不够的。因为距离最短不一定是最方便。所以必须将其他方面的因素综合考虑来使任务优先级的分配更加合理。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 16页 3.3基于优先表的停车位安排 3.3.1单元内车位编号 图3.1单元内车位编号 如上图所示，为智能立体停车场车位编号，第一位表示层数，第二位表示该层的第几号车位。如果是一个控制器控制多个单元的话，则需要三位编码，加一位用来区分单元。本文只讨论一个控制器控制一个单元的情况。 3.3.2基于优先表的车位安排 下面以第一单元为例，车位安排的原则为:先低层，再高层;先从低车位号 ，再高车位号(1到6号);每层的7号、8号车位在其他车位安排完毕后遵循前两条安排。若有高优先级的车位出库，则下一辆入库车辆停入该高优先级车位。即每一辆车入库时，系统总是将剩余车位按优先级高地排列，车辆永远停入相对高优先级的车位。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 17页 层数 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8车位号 图3.2智能立体停车场静态优先表 图3-2为立体停车场的静态优先表，它规定了整个停车单元的车位安排顺序。该停车单元的停车先后顺序为先安排第1层1-6号车位，再依次安排第2-4层的1-6号车位，最后依次安排第2-4层得7、8号车位。 层数 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8车位号 图3.3 智能立体停车场动态优先表 图3-3为智能立体停车场动态优先表，即为系统自动更新停车场剩余车位，然后将这些车位按照优先级的高低重新排列，规定车的入库车位安排顺序。动态优先表和静态优先表的优先顺序一致，动态优先表体现了系统时效性。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 18页 3.3.3移库操作 通常状态下第2-4层的7、8号车位不停车辆，但出现停车车辆特别多的时 、8号位上停有车辆时，该层的1、3、4、6车辆都不能直接候才进行停车。当7 取出，此时系统需要进行移库操作。具体以21、22、27三个车位为例进行移库操作，所有的移库操作都按照顺时针的方向进行。如图3-4。 图3.4 移库操作示例 21、22、27三个车位上分别停有车A、B、C，现要将A车辆从21车位取出。移库顺序为:(1)将B车移向通道;(2)将A车移向22车位，将C车移向21车位;(3)将B车移向27车位，A车移向通道，C车移向22号车位;(4)A车通过通道出库，B车从27号车位移向21号车位。移库取车完毕。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 19页 4 基于模糊控制的智能立体停车场的停车速度控制 4.1模糊控制理论基础 模糊逻辑控制(FuzzyLogicControl)简称模糊控制(FuzzyControl)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为数学基础的一种计算机数字控制技术。1965年，美国的LA.Zadeh创立了模糊集合论;1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。1974年，英国的E.H.Mamd耐首先用模糊控制语句组成模糊控制器，并把它应用于锅炉和蒸汽机的自动控制，取得了比直接数字控制更好的控制效果。模糊逻辑与经典的二值逻辑不同，模糊逻辑是一种连续逻辑。一个模糊命题是一个可以确定隶属度的句子，它的真值可取[0，1』区间中的任何值。很明显，模糊逻辑是二值逻辑的扩展，而二值逻辑只是模糊逻辑的特殊情况。模糊逻辑有着更加普遍的实际意义，它摒弃了二值逻辑中简单的肯定或否定，把客观逻辑世界看成具有连续灰度等级变化的，它允许一个命题亦此亦彼，存在着部分肯定和部分否定，只不过隶属程度不同而己，这就为计算机模拟人的思维方式来处理普遍存在的语言信息提供了可能，具有划时代的现实意义。 4.1.1模糊控制基本思想 模糊控制方法模仿人的思维方式与人的控制经验，用电脑代替人脑来实施有效的控制措施，传统控制理论依赖被控系统的数学模型，而模糊控制依赖于被控系统的物理特性。物理特性的提取依靠人的直觉和经验，这些物理特性在人脑中是用自然语言抽象形成的一系列概念和规则，自然语言的重要特点就是具有模糊性。人可以通过不精确信息来推理得到有意义的结果。与传统的控制理论相比较，模糊控制具有以下一些优点: (1)在系统设计时不需要建立被控对象的精确数学模型，只需要掌握操作人员或者某领域内专家的经验、知识和操作数据，即系统的知识模型。对于控制行为相似的系统，往往可以用相同的规则描述。 (2)系统的鲁棒性强，尤其是适合于非线性系统的控制。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 20页 (3)由工业过程的定性知识出发，比较容易建立语言变量控制规则。而模糊推理是将这些定性的知识用模糊集和理论将其转变成定量的控制，所以它是一种将定性知识转化为定量参数的控制方法。 (4)因为模糊控制主要是模仿人的控制经验而不是依赖于被控对象的精确数学模型，因此模糊控制器能实现人的某些智能，模糊控制也是一种非线性的智能控制。 4.1.2模糊逻辑系统基本理论 模糊控制只是在控制方法上应用了模糊控制数学知识，其基本原理仍和经典控制理论、现代控制理论一样，没有改变，其核心是利用模糊集合论，把人类专家用自然语言进行控制的目的。总的来说，模糊控制的基本思想就是将人类专家对特定对象的控制经验，运用模糊集理论进行量化，转化为可数学实现的控制器，从而实现对被控对象的控制。 4.1.3模糊逻辑系统基本结构 模糊控制系统通常由模糊控制器、输入/输出接口、执行机构、被控对象和测量装置等五部分组成，其结构框图如图4-1所示。 + 给定 被控制量 A/D D/模糊控制器 执行机构 A — 被控对传感器 象 图4.1 模糊控制系统的组成 1.模糊控制器:模糊控制器是整个系统的核心，它实际上是一台微机，主要完成输入量的模糊化、模糊关系的运算、模糊决策对决策结果的反模糊化处理(精确化)等重要过程。可以说，一个模糊控制器系统性能指标的优劣在很大程度上取决于模糊控制器的“聪明”程度。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 21页 2.输入输出接口电路:该接口电路主要包括前向通道的A/D转换电路及后向通道的D/A转换电路，A/D转换电路把反映被控对象输出量大小的模拟量转换成微机可以接受的数字量，D/A转换电路把模糊控制器输出的数字量转换为与之成比例的模拟量，控制执行机构的动作。 3.广义对象:广义对象包括执行机构和被控对象，可以是线性的，也可以是非线性的，可以是定常的，也可以是非定常的，也可以是时变的，也可以是单变量或者多变量的、有时滞或无时滞的以及有强干扰的多种情况。 4.传感器:传感器就是检测装置，负责把被控对象的输出信号转换为对应的电信号。被控对象往往为非电量，如温度、压力、流量、湿度等。传感器在模糊控制系统中占有十分重要的地位，它的精度往往直接影响整个控制系统的精度。 4.1.4模糊控制过程 要实现语言控制的模糊逻辑控制器，就必须解决三个基本问题。第一是先通过传感器把要监测的物理量变成电量，再通过模数转换器把它转换成精确的数字量，精确输入量输入至模糊逻辑控制器后，首先要把这些精确的输入量转换成模糊集合的隶属函数，这一步称为精确量的模糊化。第二是根据有经验的操作者或者专家制定出模糊规则，并进行模糊逻辑推理，以得到一个模糊输出集合即一个新的模糊隶属函数，这一步称为模糊规则形成和推理。第三是根据模糊逻辑推理得到的输出模糊隶属函数，用不同的方法找一个具有代表性的精确值作为控制量，这一步称为模糊输出量的反模糊化。 模糊控制器的基本组成图如下图所示: 知识库 模 糊 控 数据库 规则库 制 器 输入 输出 模糊化接口 模糊推理机 解模糊化接口 图4.2模糊控制器的组成 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 22页 它包含模糊化接口、规则库、模糊推理、清晰化接口等部分。输入变量是过程实测变量与系统设定值之差值。输出变量是系统的实时控制修正变量。模糊控制的核心部分是包含语言规则的规则库和模糊推理。模糊推理就是一种模糊变换，它将输入变量的模糊集变换为输出变量的模糊集，实现论域的转换。、 1、 量的模糊化:模糊化就是通过在控制器的输入、输出论域上定义语言变量， 将精确的输入、输出值转化为模糊的语言值。可分为以下几步: ) 语言变量的确定:针对模糊控制器每个输入、输出空间，各自定义一个语(1 言变量。因为人类对控制输出的判断，往往不仅根据误差的变化，而且还 根据误差变化率来进行综合评判。所以，在模糊控制器的设计中，通常取 系统的误差值e和误差变化率ec为模糊控制器的两个输入，则在e的论 域上定义语言变量“误差E”，在ec的论域上定义语言变量“误差变化 EC”;在控制量u的论域上定义语言变量“控制量U”。 (2) 语言变量论域的设计:在定义了语言变量的个数和名称之后，接下来要定 义各语言变量的论域。在模糊控制系统在线运行时，为了提高实时性，模 糊控制器常常以控制查询表的形式出现。该表反映了通过模糊控制算法求 出的模糊控制器输入量和输出量在给定离散点上的对应关系。为了能方便 地产生控制查询表，在模糊控制器的设计中，通常就把语言变量的论域定 义为有限整数的离散论域。例如，可以将E的论域定义为{-m,-m+1,…,-1,0, 1,…,m-1,m};将EC的论域定义为{-n,-n+1,…,-1,0,1,…,n-1,n};将U的论域定 义为{-c,-c+1,…,-1,0,1…,c-1,c}。模糊控制器通过引入量化因子Ke、Kec 和比例因子Ku来实现实际的连续域到有限整数的离散域的转化。 (3) 定义各语言变量的语言值:通常在语言变量的论域上，将其划分为有限的 几档，例如，可将E、EC和U划分为{“正大(PB)”、“正中(PM)”、“正 小(PS)”、“零(ZO)”、“负小(NS)”、“负中(NM)”、“负大(NB)”}7 档。选择较多的“档”，即对每一个变量用较多的状态来描述，制定规则 时就比较灵活，规则也比较细致，但相应地规则变多了，变复杂了，编制 程序比较困难，占用的内存储存器容量较多;选择较少的“档‟,规则的相 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 23页 应变小，规则的实现方便了，但过少的规则会使控制作用变粗而达不到预 期定的效果，因此在选择模糊状态时要兼顾简单性和控制效果。 ) 定义各语言值的隶属函数:隶属函数的类型通常有以下几种:正态分布、(4 三角形、梯形。模糊语言变量的隶属函数的确定时有几个问题需要考虑: 一是隶属函数曲线形状对控制性能的影响。二是隶属函数曲线的分布对控 制性能的影响。 2、 规则库与模糊推理: (1) 规则库由若干控制规则组成，这些控制规则根据人类控制专家的经验总结 的出按照IF…is…and…is…THEN…is…的形式表达。模糊控制规则的提 取方法在模糊控制器的设计中起着举足轻重的作用，它的优劣直接关系着 模糊控制器的性能好坏，是模糊控制器设计中最重要的部分。模糊控制规 则的生成方法归纳起来主要有几种:一是根据专家经验或过程控制知识生 成控制规则;二是根据过程的模糊模型生成控制规则;三是根据学习算法 获取控制规则。 (2) 模糊推理:模糊控制器根据控制规则中蕴含的输入、输出模糊关系和实际 输入的模糊取值，可以通过模糊推理得到输出的模糊状态 3、.输出量的反模糊化:通过模糊推理得到的结果是一个模糊集合或者隶属函数， 但在实际使用中，特别是在模糊逻辑控制中，必须要用一个确定的值才能去 控制伺服机构。在推理得到的模糊集合中取一个相对最能代表这个模糊集合 的单值的过程称作反模糊化。反模糊化常用方法有三种:最大隶属度函数法、 重心法和加权平均法。 1)最大隶属度函数法---取所有规则推理结果的模糊集合中隶属度最大的那个元 素作为输出值，最大优缺点是:最大隶属度函数法不考虑隶属度函数的形状， 只关心其最大隶属度值处的输出值，丢掉许多信息，但计算简单。 2)重心法—重心法就是取模糊集合隶属函数曲线与基础变量轴围成面积的重心 所对应的基础变量值作为确定值的方法，即取模糊集合隶属函数曲线与横坐 标轴围成面积的重心作为代表点。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 24页 3)加权平均法可以通过选择和调整权系数来改善系统的响应特性，这种方法更具 灵活性。 4.2智能立体停车场的模糊控制器设计 自动停车控制系统的控制过程，实质上是自动定位控制(APC)，即以指定的速度或时间将被控对象的位置自动地控制到预定的目标位置，使控制后的位置与目标位置之差保持在偏差范围之内。通过向PLC输入托盘与车辆的实际运行距离值，相应产生指定的运行速度指令。运行方向由实际位置与目标位置的差决定，控制变频器的输出电压电流时序，使电机正反运行，从而实现托盘与车辆的进退运行。中央处理单元不断比较给定值和已运行值，依据一定的模糊控制规则，自行确定堆垛机的减速点，连续无级变速，减缓托盘及车辆的运行速度，以零速直接停靠目标。最终借助于直流制动和机械制动，停车达到准确定位的目的。 通常情况下模糊控制器有两种组成方式，一种是由模糊逻辑芯片组成的硬件专用模糊控制器，它是用硬件芯片来直接实现模糊控制算法;另一种是用微处理器组成硬件系统，用软件来实现模糊控制算法，这种模糊控制器的特点是资源开销小、灵活性高、通用性强、应用范围广。一般控制系统中，多采用第二种方式。根据托盘的特点及控制要求，采用PLC来实现模糊控制算法，控制器选用二维结构，以位置的误差和误差的变化率为输入量，以控制量的变化(电机的速度)为输出量。下图为以模糊控制器为核心的模糊控制系统的基本原理图。 规则库 清模 期望值 精确量 模糊量 模糊量 精确量 晰糊托电+ 模糊推理 化化D\A 盘 机 - 接接 口 口 激光测距仪 A\D 测量值 图4 .3托盘速度模糊控制系统结构 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 25页 4.2.1建立模糊控制规则 模糊变量“位置”的基本论域可以由托盘的运行参数来确定，通过安装在托盘上的激光测距传感器可以算出位移S。在做程序设计时，用三个专用寄存器A，B，C分别存储起始坐标、目的坐标、行程坐标。有C=B-A，由C的值可以确定托盘的运行方向和行程，C大于零时，托盘正向运行;C小于零时，托盘反向运行。 控制系统收到运行指令时后，托盘加速运行，同时将激光测距传感器的值与速度控制表比较，以确定加速度的变化。系统需要对可能实现的控制指令及其控制结果进行语言描述，并作为定性的经验法则记录下来。用语言描述的经验法则中，S作为模糊变量位置的基本论域，将其量化为0~8共9区间。取7个语言值，分别为“起始位置”“快加速位置l”，“慢加速位置2”，“中间位置”，“快减速位置l”，“慢减速位置2”，“完毕位置”。变量“速度”V的基本论域与输出控制量U的相同，量化为8级，大小取5个语言值分别为“加速一”，“加速二”，“最高速度”，“减速二”，“减速一”，频率范围在0~50Hz之间变化。 4.2.2确定隶属函数 通过长期的实验证明，语言值模糊集合隶属函数的形状是三角形、梯形或是正态分布，对控制效果的影响不是很大，但各个模糊集合其隶属函数的幅宽大小对性能的影响较大，所以，一般选用三角形、梯形隶属函数作为描述模糊集合的隶属函数。隶属函数的形状越抖，分辨率越高控制灵敏度也较高;相反，隶属函数变化的很缓慢则控制特性比较平缓，系统的稳特性也比较好。所以在误差小的地方选择比较抖的隶属函数，而在误差大的地方选择比较平缓的隶属函数以增加系统的鲁棒性。 根据以上方法，本文对隶属函数的选择如下: 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 26页 表4.1 S隶属函数赋值表 S隶属函数 量化等级 赋值表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 起始位置 1 0.5 0 0 0 0 0 0 0 快加速位置 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0 0 语 慢加速位置 0 0 0.2 0.5 1 0 0 0 0 言 中间位置 0 0 0 0 0.2 0.9 0.4 0 0 值 快减速位置 0 0 0 0 0 0.2 0.7 0.4 0 慢减速位置 0 0 0 0 0 0 0 0.6 0 完毕位置 0 0 0 0 0 0 0 0 1 表4.2 V隶属函数赋值表 V隶属函数 量化等级 赋值表 0 1 2 3 4 5 6 7 加速一 1 0 0 0 0 0 0 0 语 加速二 0 0.6 0.8 0.3 0 0 0 0 言 最高速度 0 0 0.4 0.9 0.9 0.4 0 0 值 减速二 0 0 0 0 0.3 0.8 0.6 0 减速一 0 0 0 0 0 0 0 1 表4.3 U隶属函数赋值表 U隶属函数 量化等级 赋值表 0 1 2 3 4 5 6 7 加速一 1 0 0 0 0 0 0 0 语 加速二 0 0.6 0.8 0.3 0 0 0 0 言 最高速度 0 0 0.4 0.9 0.9 0.4 0 0 值 减速二 0 0 0 0 0.3 0.8 0.6 0 减速一 0 0 0 0 0 0 0 1 4.2.3模糊控制规则的建立 控制规则的确立是模糊控制器设计的关键。模糊控制规则实际上是总结有经验的操作者或专家的控制知识和经验制定出的多条模糊条件语句的集合，通常简写成一个表，即模糊控制规则表。模糊控制规则建立的一般原则是:当误差较大时，控制量的变化应使误差迅速减小。当误差较小时，除了要消除误差，还要考虑系统稳定性，防止产生不必要的超调。规则的形成将有经验的操作者或专家的控制 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 27页 知识制定为若干模糊规则。 在托盘控制时，位置误差比较大时，控制要求快速跟踪，而在误差比较小时，则要求定位准确。如果按快速性设计位置控制器，在准确定位时就很容易产生超调，反之，则会延长作业时间。因此我们采用在位置误差比较大时，输出最大的加速度，并且以此加速度达到最大速度并运行，在位置误差达到了某一个范围时，我们以较大的减速度减速，然后在一个更小的范围时，以很小的减速度减速，最后根据检测到的位置信号，实现准确定位。 由下表可以提取35条(5*7=35条)模糊控制规则，每条规则都具有如下的语言形式:R:IF E is Ai and EC is Bi THEN U is Ci。 表4.4 控制规则表 起始 快加速 慢加速 中间 快减速 满减速 完毕 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置 加速一 加速一 加速二 加速二 加速二 加速二 加速二 减速二 加速二 加速二 加速二 最高速度 最高速度 最高速度 最高速度 减速二 最高速度 加速二 最高速度 最高速度 最高速度 减速二 减速二 减速二 减速二 加速二 最高速度 减速二 减速二 减速一 减速一 减速一 减速一 加速二 最高速度 减速二 减速二 减速一 减速一 减速一 由表可知，当处于起始位置时，输出为加速一，表示该位置速度应控制在比较低的水平，随着位置的变化，即速度的提高，输出频率也进行相应的调高，没有跃变，而最高速度在中间位置达到，最后以减速一停止在完毕位置。 4.2.4模糊推理 模糊控制器根据控制规则中蕴含的输入、输出模糊关系和实际输入的模糊取值，可以通过模糊推理，得到输出的模糊状态。具体的步骤如下: 第一步:将实际检测的系统误差和误差变化率量化为模糊控制器的输入。 第二步:将模糊控制器的精确输入E*和EC*通过模糊化接口转化为模糊输入A*和B*。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 28页 第三步:根据模糊输入和规则库中蕴含的输入输出关系，运用推理方法得到模糊控制器的输出模糊值C*。 4.2.5解模糊 求出C*后，其为模糊量，按照重心法可将其接模糊，从而得出精确控制量。从而制造了模糊响应表。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 29页 5 MATLAB仿真 本章中，使用MATLAB仿真软件，对模糊控制系统进行仿真研究。MATLAB仿真软件是一种高级的科学分析与计算软件，它是美国的 Cleve Moler 博士(数值分析与数值线性代数领域的著名学者)在教学与研究工作中充分认识到当时的科学分析与数值计算软件编制工作的困难所在，便构思开发了名为Matrix Laboratory(矩阵实验室)的集命令翻译、科学计算于一体的交互式软件系统，它有效的提高了科学计算软件编制工作的效率，迅速成为人们广泛应用的软件工具。目前，在自动控制、图象处理、信号分析、振动理论、优化设计、系统建模等领域，由著名学者、专家以MATLAB的内容。为基础开发的实用工具箱极大的丰富了MATLAB的内容。 5.1模糊控制器仿真模型 根据上一章的介绍，输入变量E和EC的在隶属函数编辑器中的图形如图5.1和图5.2所示，并与表4.1和表4.2相对应。 图5.1变量E的隶属函数值 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 30页 图5.2变量EC的隶属函数值 图5.3模糊推理规则曲面 对于通用电机可将其传递函数近似为一阶惯性环节: K, (式5-1) GS,，，1TS，, 对于激光测距传感器相当于一个积分器，其传递函数可以近似为1/s。所以控制系统可以近似为二阶时滞系统，即 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 31页 ,,sKe (式5-2) ,GS，，1，sTs，， 式中:K为被控对象的增益，为纯滞后时间，T为被控对象的时间常数。模 糊控制器在Simulink中建立的控制仿真模块如图5-4所示: 图5.4模糊控制器的仿真模型 5.2仿真结果 通过仿真得到实际速度与位移仿真曲线，如图5-5、5-6。 图5.5 实际速度仿真曲线 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 32页 图5-6 实际位移曲线 通过使用模糊控制器来控制托盘的运行，模糊曲线近似于理想曲线，比传统速度控制节省15%左右的时间。并没有超调现象，比传统的控制方法有更好的动态响应。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 33页 结论 智能立体停车场是一种集信息、存储和管理于一体的技术含量高的产品。作为现代工业系统的关键技术之一，智能立体停车场的信息管理的完备性和控制高度智能化，将在很大程度上决定停车产的发展状况。 智能立体停车场的工作效率始终研究 重点。本文通过对系统的整体设计，使系统更加完备，各部分之间更加协调。本文还引入了优先表与模糊控制，优先表用于停车位的安排，通过科学的车位安排可以节约能源，提高工作速度;运用模糊控制对托盘运行速度进行控制，使系统更加平稳，速度更快。 智能立体停车场以自己突出的优势，将成为停车场的发展的趋势， 有极大的发展空间。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 34页 致谢 参考资料 [1] 王孙安 任华.工业系统的驱动、测量、建模与控制(M).北京:机械工业出版社,2007年,139-144. [2] 刘大茂.智能仪器原理与设计(M).北京:国防工业出版社,2008年,72-84. [3] 王耀南.智能控制理论及应用(M).北京:机械工业出版社，2008年，31-46. [4] 康宗涛.自动化立体仓库中盘库与堆垛机控制的研究(D).沈阳:东北大学，2007. [5] 唐吉成.自动化立体仓库监控与管理系统开发(D).南京:南京航空航天大学，2010. [6] 刘宁.智能停车场管理信息系统集成技术的研究及应用(D).成都:电子科技大学，2007. 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 35页 [7] 陈建发.停车场管理系统的设计与实现(D).厦门:厦门大学，2007年. [8] 张水峰.智能停车场管理及远程监控系统设计(D). 哈尔滨:哈尔滨理工大 学，2010. [9] 涂承宇等编著.模糊控制理论与实践(M).北京:地震出版社，1998. [10] 张静.MATLEB在控制系统中的应用(M).北京:电子工业出版社，2007. [11] 席爱民编著.计算机控制系统(M).北京:高等教育出版社，2004. [12] 汪晋宽等编著.自动控制系统工程设计(M).北京:北京邮电大学出版社， 2006. [13] 顾德英等编著.计算机控制技术(M).北京:北京邮电大学，2006. 附录 Three-dimensional garage 1. A three-dimensional outline garage Vehicles parked nowhere is the problem of the urban social, economic and transport development to a certain extent the result, Garage Eyuipmenl development in foreign countries, especially in Japan nearly 30-40 years. whether technically or in terns of experience had been a success. China is also in the beginning of the 1990s developed mechanical parking equipment, which was 10 years in the past. As many new households within the district and the parking ratio of 1:1.To address the size of parking spaces for tenants and business areas contradictions 3D mechanical parking equipment with an average size of a small motorcycle's unique characteristics，the majority of users have been accepted. Machinery garage with the 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 36页 traditional natural underground garage, in many respects to demonstrate it‟s superiority. First，the mechanical garage with a prominent section of superiority. Past due to the underground garage must elapse enough lanes, the average car will occupy an area of 40 square meters, If the use of double mechanical garage, which would enable ground to improve the utilization rate of around 80% to 90%，if using ground multi-storey (21 storey), three-dimensional garage, 50 square cars，which can greatly save the limited meters of land area will be placed on the 40 land resources, Civil and save development costs. Mechanical garage and underground garage can be more effective than to ensure personal and vehicle safety in the garage or car kept prospective location，the entire electronic control equipment would not operate. It should be said that the mechanical garage from the management can do a thorough separation of people and vehicles. In the underground garage using mechanical parking, but also can remove the heating, ventilation，therefore, Operation of the power consumption than workers in the management of underground garage is much better. Machinery sets are usually not in the garage, but a single from the packaging. This will give full play to its small space, the advantages of decentralized, Each of the residential areas or groups downstairs to make a complete circuit can be set up random mechanical parking building. This garage right now the district to solve the shortage of parking difficulty in providing convenient conditions. Currently ,three-dimensional garage mainly in the following forms: lifting and transferring, tunnel-stucker, vertical-type. Vertical circulation，box-level cycle., the level of circulating round. (1)lifting and transforming Lifting and transferring Garage modular design，each module can be designed into two，three, four levels，the five-story, semi-submerged in various forms, such as 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 37页 the number of parking spaces from a few to hundreds. This applies three-dimensional garage an the ground and underground car parks, configuration flexibility and low cost. 1.Product features: 1)save land，the configuration flexibility, shorter construction period. 2)low prices, firefighting and exterior decoration，with a total investment on small foundations. 3) use automatic control. simple structure, safe and reliable. 4) access to a quick, short waiting time. 5) Run a smooth，low noises. 6)applies to commercial, offices, residential quarters supporting the use of car parks. 2. Safety devices: anti-dropping device. a photoelectric sensor，spacing protectors, emergency stop switch. (2)Roadway Sticker Aisle stacking garage used as a stacking machine tool access vehicles; All vehicles are stacking machine acress，so the Starker higher technical requirements， single starker higher costs So aisle stacking apply to the parking garage needs a few more customers. (3)vertical Garage Vertical Garage Elevator similar to the principle that both sides of the hoist layout spaces. generally need a ground vehicle rotary tables can be saved by the driver away. Vertical Garage generally higher high (tens of meters), safety equipment， Installation precision machining requirements are very high，high cost，but has the smallest area. (4)Vertical cycle Product features: l) covers an area of small，two berths area can stop 6-10 vehicles. 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 38页 2)The decoration can be added only roof, fire hydrants available. 3] low prices, foundation，external decoration，fire and other small investment, short construction periods. 4) use automatic control, safe and reliable operation. 2 .three-dimensional garage automatic control system: Large modern architectural mainstream intelligent buildings and residential communities. So auto-parking garage equipment or automatic control system will become intelligent building and residential communities an important component of Pm. Simple, fast，easy to use, safe, reliable, anti less maintenance, to provide users with a safe, easy to use environment, This is auto一parking feature of the basic equipment. All parking equipment operating conditions，vehicles parked in tune, vehicle storage Malaysia, garage storage capacity. Vehicles kept high and low peaks， and other information can be transmitted through the network of intelligent control center through intelligent control center operator, and the broadcasting system and the management office of the Division linked related to early release control, management information, thus achieving all the intelligent management. Building and the Community through the intelligent control of the center could also associated with social networking functions. Information released to the collection coming out car expand utilization of the garage social and economic benefits. This will be the automation of the development direction of the garage. Solid Garage automation control system include the following five rnajor subsystems: automatic toll collection management system automatic access systems for remote diagnosis system，automatic Gate, control security system. Subsystems are more unified control of the central control room，for customer planning Garage form of management，Published garage inventory capacity, traffic control program. (1)Automatic Toll Management System 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 39页 Automatic charging non-contact IC cards. IC cards with the long-card two. For fixed users. the issue of long-term cards, the cost of fixed users pay management fees paid together; On the temporary users, issue stored-value cards, namely: the user fees paid cards exist within each parking card reader automatically deducted from the cost. (2)Automatic vehicle acces system Automatic vehicle access system generally small PLC control, including the identification card number and mobile disc contains two cars process. Users enter the garage at the entrance to Swiping cards，reader data automatically trap sm fitted to the PLC control system. PLC system through the judgment card number and automatically set the corresponding site model trucks and vehicles to the handover location，the garage door opened，shorten the time access to cars. Gun truck drivers light signals in accordance with the guidelines created only when vehicles parked in a safe location，Parking will be normal light-Kai. Access car after the completion of the garage doors shut down automatically. Mobile site contains car, the system in strict accordance with the various signal detection mobile state, including long signal detection，Detection in place, the position detection limit，officers hit detection， stop signal detection. If cars arc running plate is not in place or vehicle length in excess of the permitted length of the garage, all vehicles disc will contain no action, if detected emergency stop signal to stop all action until the emergency stop signal disappeared. Above signals arc hardware signals, in addition，the software can also be installed to control signal protection, such as the protection of the time, to ensure that the damage due to hardware failure to signal equipment and the main guarantee for the safety of vehicles. (3)remote diagnosis system Controllers can spot card，hubs and other network equipment and control center connected to the LAN, MODEN through remote management, monitoring the 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 40页 operation of the scene, when the scene failure. in the control center can be addressed to facilitate the management，e-office security personnel. (4)Automatic Gate In the garage entrance of the no-contact reader，and the Gate of coil users in the garage entrances Swiping cards，the system automatically discriminant validity of the card，if valid，the Gate open automatically through induction coils, Automatic and sound and light alarm. self-closing fence. If-invalid, the Gate is not open， (5) Monitoring security system Monitoring security system is in the central control room for monitoring and controlling the operation of the garage scene conditions. It has motion detection ,license plate recognition，network connections，different types of alarm systems linkage, and other functions, can be achieved unguarded. 3 The end "Garage" is a hot topic in large and medium-sized cities. State Economic and Trade Commission，"city Solid Garage" as "the recent focus on the development of technology industries.” With the continuous increase in domestic cars, trucks contradictions exist in public places and communities, the problem will become increasingly conspicuous green vehicles crowded, in the awareness of the environment and enhance the quality of life when the "garage" is becoming a hot topic. Automated machinery garage will be in the development of new developments and commercial agents. 立体车库 一、立体车库概述 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结 果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本己有近30-40年的历史，无论在技 术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 41页 停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械车库与传统的白然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使 )立体式车库的话，50平方米的土用率提高80 %-90%，如果采用地上多层(21层 地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。 目前，立体车库主要有以下儿种形式:升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。 (一)升降横移式 升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。 1.产品特点: 1)节省占地，配置灵活，建设周期短。 2)价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 3)可采用自动控制，构造简单，安全可靠。 4)存取车迅速，等候时间短。 5)运行平稳，上作噪声低。 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 42页 6)适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。 2，安全装置:防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。 (二)巷道堆垛式 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成术较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。 )垂直提升式立体车库 (三 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高(几十米)，对一设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。 (四)垂直循环式 产品特点: 1)占地少，两个泊位面积可停6-10辆车。 2}外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。 3)价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。 4)可采用自动控制，运行安全可靠。 二、立体车库自动控制系统: 现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进米，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 43页 展方向。 立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统:自动收费管理系统，自 监控安保系统。 动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸， 以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案 (一)自动收费管理系统 IC卡分长期卡和储值卡两种。对固定用户， 自动收费采用非接触式IC卡。 发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳;对临时用户，发行储值卡，即:用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。 (二)自动存取车系统 自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，升启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车止常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时问保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。 (三)远程诊断系统 现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备，。控制中心的局域网相连接，可以通过MDDEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制巾心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。 (四)自动道闸 在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口 东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 44页 处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭;若无效，则道闸不开启，同时声光报警。 )监控安保系统 (五 监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。 三、结束语 “车库”是大中城中的热门一话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时„.车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。