自动立体停车库控制系统的研究(硕士论文)200408

《自动立体停车库控制系统的研究(硕士论文)200408》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动立体停车库控制系统的研究(硕士论文)200408（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、论文分类号 TP391.41 单 位 代 码10183 密 级 内 部 研 究 生 学 号220408 吉 林 大 学 硕 士 学 位 论 文 自动立体停车库控制系统的研究自动立体停车库控制系统的研究 Research of the Automated Parking Control System 作者姓名：陈作者姓名：陈 巍 专 业：机械电子工程 导师姓名 及 职 称： 高春甫 巍 专 业：机械电子工程 导师姓名 及 职 称： 高春甫 副教授 论文起止年月：2001 年 9 月至 2003 年 2 月 副教授 论文起止年月：2001 年 9 月至 2003 年 2 月 硕硕 士士 学学 位位

2、 论论 文文 吉吉 林林 大大 学学 作作 者者 陈 巍 陈 巍 提提 要要 随着我国轿车数量的迅速增长， 停车难越来越成为人们关注的问题。 自动 立体停车系统，以其充分利用空间、节省占地面积等显著特点，成为解决停车 难问题的重要方法之一。 本论文研究了垂直升降式自动立体停车系统。 首先介绍了垂直升降式自动 立体停车的基本结构。并着重研究了控制系统，由车位控制、存取车控制两个 控制子系统组成，两系统通过串行通讯，共同完成全部的控制任务。 车位控制系统采用 8031 单片机作为主控元件，分析了车位控制系统需处 理的数据元素的逻辑关系， 采用了三种不同的处理方法， 并设计出了系统的硬 件组成和各程

3、序的流程图。 存取车控制系统根据调速精度及响应要求不高，采用了开环 PWM 控 制系统。 由8031单片机作为主控元件， 通过接口电路及电压源型交-直-交PWM 调速主电路， 实现对三台交流电机的空间矢量调制控制。 编制了相应的程序及 流程图。 本研究在以下几个方面取得了一些进展。 1在控制系统组成方面，采用双微处理器，以单片机为主控元件的车位 控制系统进行各种数据的处理， 以单片机为主控元件的存取车控制系统通过调 速电路分别对三台电机进行调速。 两系统通过串行通讯进行数据传输， 采用和 校验进行检错。 2数据处理方面，采用了三种数据处理方法。 3在调速控制方面，采用了开环 PWM 变频调速系

4、统，空间矢量调制控 制法，可有效提高输出电压。 关键字关键字：自动立体停车系统，车位控制，存取车控制，单片机，数据处理， 目目 录录 提要. 1 第一章 绪 论. 1 1.1 本文研究的意义 1 1.2 国内外发展状况 . 4 1.2.1 国外发展状 4 1.2.2 国内发展状况5 1.2.3 未来和展望 7 1.3 本论文研究的主要内容 . 8 1.3.1 主要特点：8 1.3.2 主要内容 9 第二章 自动立体停车库基本结构. 10 2.1 垂直升降式自动立体停车库的类型 . 10 2.2 机械结构概述.11 2.3 电气控制部分基本组成 14 2.3.1 车位控制部分基本组成14 2.3

5、.2 存取车动作控制部分 15 2.4 小结 15 第三章 车位控制系统研究. 17 3.1 控制理论研究 . 17 3.1.1 系统组成研究 17 3.1.2 控制功能 18 3.1.3 控制原理 19 3.2 主要功能的实现及其研究 . 20 3.2.1 最优车位的实现. 20 3.2.2 车号储存功能的实现 21 3.2.3 车号查找的实现. 22 3.3 系统控制程序的设计 24 3.3.1 控制系统的主程序功能及流程图 24 3.3.2 各子程序流程图 25 3.4 小结. 30 第四章 存取车控制系统 31 4.1 系统组成及主要功能. 31 4.1.1 系统的组成 31 4.1.

6、2 系统的主要功能 35 4.2 控制原理及实现 . 36 4.2.1 变频调速原理 36 4.2.2 开环 PWM 变频调速系统原理及实现 37 4.2.2 空间矢量调制的原 38 4.2.3 空间矢量 （SVM） 的具体实现方法 39 4.3 软件设计 43 4.4 串行通讯.48 4.5 小结 53 第五章 结 论 54 参考文献. 56 致 谢. 59 摘 要1 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 本文研究的意义 1.1 本文研究的意义 近几年来，随着我国国民经济和汽车制造业的迅速发展，汽车保有量快速增长。北 京、上海等大城市以每年 10 万辆的速度增加，而道路建设及停车位的建设远低于此

7、。停 车难所导致的占道停车、占用绿地停车，不仅使交通堵塞问题更加严重，而且涉及到投 资环境和城市现象，日益引来各方人士的关注。如果停车难问题和交通拥挤问题得不道 妥善解决，将同时影响了轿车进入家庭的步子，影响汽车制造业的迅速发展，影响国民 经济的稳步持续发展。 1997 年，深圳注册车辆 36 万辆，异地注册在深圳行驶车辆 11 万辆，停车位仅 3 万多个，北京机动车保有量近 130 万辆加上每天几十万辆进京车辆，公共停车位仅 7 万 多个。广州市机动车辆保有量为 90 万辆，外地进市车辆 10 万辆，共 100 万辆，仅有停 车位 8 万个。专家指出只有公共停车位置达到机动车辆总数的 152

8、5%左右，才能缓解 停车难问题。香港拥有注册机动车辆 53 万辆，停车位 40 万个，与之相比，我们是有很 大差距的。 在北京、上海等大城市，由于土地昂贵，很难有大片土地来建筑大型平面停车场。 因不具备停车条件，车辆只能停放在街道两旁，阻碍了交通，易引起交通事故，而且对 市容而言是一大破坏。对于已建成的物业小区，常常由于停车用地规划不足，车多地少， 使停车问题成为业主与物管公司发生磨擦的主要原因。 对于以上各种问题，可有效的缓解停车难、交通拥堵的问题的有效的措施有三种： 第一种是平面停车，即建造平面停车场；第二种是自走式平面停车库，包括建筑式停车 库和钢筋混凝土多层自走式停车库；第三种是全自动

9、化的机械式立体停车库。相对其它 停车形式，机械式停车设备应用具有很多优越性： A. 充分利用空间，节省占地面积 机械式停车设备可以向空中和地下安装，一般地说，机械式车库的占地面积是平面 停车场的 1/2-1/25，比建筑自行式停车楼节省空间 75 以上。比建筑自行式地下车库 用地面积提高 50 以上。 B. 造价低 机械式停车设备每个泊位投资约 2-12 万元（简易式的立体车库平均每个车位造价 2-3 万元，升降横移式的每个车位 3-5 万元，垂直升降式的每个车位 8-10 万元，仓储 式的每个车位 6-8 万元） 。而建筑自行式停车楼每个泊位在 20 万元以上，如北京王府井 停车楼开发经营公

10、司在王府井建了一座自行式停车楼，从 1993 年开始运作到 1998 年建 成， 竣工后 每个泊位的综合造价达到 40 万元。 平面停车场仅土地征用费也要每个泊位 4 10 万元左右。如 1996 年北京望京购物中心建设一个 1.4 万平方米的停放 400 辆车的停 车场，光征地费按 2000 元/平方米计算，总计要 2800 万元，平均每个车位就要 7 万元。 仅一个车位的征地费用就相当于立体停车库一个车位的全部费用。上海黄浦区已建有一 个 100 个车位的自走式停车场， 占地 1600 平方米， 造价 1300 万元， 地价却为 3500 万元， 综合建设费达到 5000 万元，平均每个车

11、位 50 多万元。据专家论证，如改用垂直升降式 立体停车库，同为 100 车位，实际占用土地仅为 150 平方米，建造费用约为 1300 万元， 地价降为 300 万元，综合建设费用降至 1600 万元，合每个车位 16 万元，即使维护费用 较高，仍是合算的。 C施工期短 机械式立体停车库主要由工厂生产，到现场组装调试。因此工期较短，施工期内对 周边环境影响可以降到最小，建成后精心设计的外观可为城市增添一项景观。 D使用方便 有人认为，到机械式停车库存取车不方便，其实这是认识上的问题。按设计上的要 求，一般一次存取时间不超过 120 秒钟，通常不可能出现存取车排队的现象。 E减少了因路边停车面

12、引起的交通事故。 F增加了汽车的防盗性及防护性。 全国每天有 300 辆车被盗，还有被卸走轮胎、反光镜，被砸碎玻璃的、划坏漆皮的 事故经常发生，进到机械式停车库就不会出现这种事情。 由上述优点可知，对于寸土寸金用地日渐紧张的全国各大城市，机械式立体停车库 是缓解停车问题的经济、便捷、迅速有效的最佳措施。 1.2 国内外发展状况 1.2 国内外发展状况 1.2.1 国外发展状况 1.2.1 国外发展状况 机械式停车设备起源于欧美，在国外已有二十多年的发展历史，已经发展成有数十 个品种的大家族，可根据现场条件和使用者的要求选用类型。发展较快的有日本、韩国、 德国、法国、意大利、荷兰、美国、以及我国

13、台湾地区。其中以日本的技术最为成熟先 进。 日本从五十年代中期开始注意停车场问题。在日本的城市里，由于用于建设停车场 的地面很少且价格昂贵，所以自动立体停车场尤其是最大限度利用空间的机械式停车场 和钢结构装配的自行式立体停车场得到迅速发展。从 1962 年建成四车位二段式机械停车 库至今已开发生产出九大类型近百个品种的立体停车设备。拥有停车设备制造企业 400 多家，车库设备年增长量已达 30 ，其中生产机械式停车设备的企业约 110 家。较大的 公司有三菱重工业、石川岛播磨重工业、日精、新明和工业、昭和起重机械株式会社等。 日本停车业首先将变压变频交流调速技术应用于立体停车库交流电机拖动控制

14、中。在日 本，机械式立体停车库象一座座高塔，常常出现在黄金地段，很多建的比周围的大厦还 高。 德国的停车场也很发达，生产制造机械式停车设备的厂商约有 24 家，其中 KALUS 和 WOHR 两家公司产量约占德国总产量的 80 。 台湾停车设备的发展已有二十多年的历史，从早期由意大利、日本引进的钢结构电 机驱动式，到台湾自主开发的液压链条式，直到近年来新开发的滚珠螺杠式，台湾停车 设备的制造技术日趋成熟。 1.2.2 国内发展状况 1.2.2 国内发展状况 我国机械式停车设备行业是一新兴行业。早期开发工作从八十年代中期开始，从 1992 年后有了较快的发展，但仍处于刚起步阶段，能提供升降横移式、垂直循环式、垂 直升降式等形式。升降横移式是利用存车板升降或横移来存取车辆的停车设备；垂直循 环式是在垂直方向作循环旋转的车位系统存取车辆的停车设备；垂直升降式是用提升装 置将车辆送到指定层，并用存取机械存取车辆的停车设备，图 1-1 为垂直升降式自动立 体停车库的简图。 国内的企业大多是引用国外技术或与外方合作生产的，缺乏自主开发能力，缺乏适 合我国国情的产品。比如，韩国的停车设备车牌号为四位，适合韩国人