[發(fā)明專利]基于迭代-遺傳算法的智能天車防擺控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010084630.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN111268564B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董硯;陳越;荊鍇;梁晶;劉照麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B66C13/06
• 分類號(hào): B66C13/06;G06N3/12
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長(zhǎng)杰

本發(fā)明為基于迭代?遺傳算法的智能天車防擺控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、反饋模塊、控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊；上位機(jī)的模擬監(jiān)測(cè)模塊中加載遺傳算法及天車數(shù)學(xué)模型，上位機(jī)將由遺傳算法得出的迭代算法控制參數(shù)輸入至控制模塊；上述反饋模塊連接控制模塊，將其輸出信號(hào)送入控制模塊；控制模塊與反饋模塊的連接，控制模塊內(nèi)加載有電機(jī)PI控制算法及迭代算法，控制模塊的輸出端將利用迭代算法處理后的輸出的PWM波送到伺服電機(jī)的輸入端；驅(qū)動(dòng)模塊一方面連接控制模塊的輸出端，另一方面來(lái)控制天車的實(shí)時(shí)位置。該系統(tǒng)將迭代學(xué)習(xí)控制和遺傳算法結(jié)合使用在天車控制中，能夠使天車在有限時(shí)間內(nèi)快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能裝備領(lǐng)域，主要是涉及一種可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行迭代控制的基于迭代-遺傳算法的智能天車防擺控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前天車的防擺技術(shù)主要為：人工操作控制、機(jī)械式、電子防擺和智能控制。目前在生產(chǎn)、制造、倉(cāng)儲(chǔ)、加工等環(huán)節(jié)中，大部分工廠使用天車來(lái)進(jìn)行各個(gè)站點(diǎn)間物料的吊運(yùn)。而天車基本上采用人工操作方式，依靠工人操作經(jīng)驗(yàn)預(yù)估擺角幅度最小的路徑并進(jìn)行人工消擺，此種方案對(duì)操作人員的要求很高，難以對(duì)落點(diǎn)進(jìn)行精確定位，不僅安全性低、操作誤差大，而且還會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的工作效率。對(duì)于機(jī)械式防擺裝置來(lái)說(shuō)，雖然在一定程度上起到了消擺的作用，但是還攜帶有防擺裝置復(fù)雜、設(shè)備成本增加，滿載和空載時(shí)的防擺性能出現(xiàn)很大的差異等一系列的問(wèn)題。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量的控制方法應(yīng)用于防擺控制系統(tǒng)中，例如模糊控制、最優(yōu)控制等，但是這些方法使得小車的運(yùn)動(dòng)軌跡并不能完全跟蹤期望的最優(yōu)曲線，且運(yùn)輸效率并不是很高。

如專利CN 110407094 A中公開的一種基于動(dòng)態(tài)平滑軌跡的橋式起重機(jī)定位防擺控制方法，是在三段加速度(切換生硬)的基礎(chǔ)上引入加速度平滑過(guò)渡環(huán)節(jié)，以降低加速度變化對(duì)臺(tái)車的直接沖擊，但是由于有固定的分段前進(jìn)模式，所以缺少時(shí)間效率，天車無(wú)法盡快到達(dá)目標(biāo)位置，且由于其模式固定導(dǎo)致控制器無(wú)法進(jìn)行自我優(yōu)化，其優(yōu)化結(jié)果高度依賴預(yù)設(shè)參數(shù)。

本發(fā)明的基于迭代-遺傳算法的智能天車防擺控制系統(tǒng)可在上位機(jī)得到最優(yōu)的控制參數(shù)，進(jìn)而送到控制終端，使得天車在有限時(shí)間內(nèi)能夠使用最優(yōu)控制參數(shù)不斷重復(fù)固定線路來(lái)不斷優(yōu)化進(jìn)而準(zhǔn)確達(dá)到預(yù)設(shè)的控制效果，確保天車能夠高效、準(zhǔn)確、安全的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述方法存在的問(wèn)題，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種基于迭代-遺傳算法的智能天車防擺控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將迭代學(xué)習(xí)控制和遺傳算法結(jié)合使用在天車控制中，能夠使天車在有限時(shí)間內(nèi)快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：提供一種基于迭代-遺傳算法的智能天車防擺控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、反饋模塊、控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊；上位機(jī)的模擬監(jiān)測(cè)模塊中加載遺傳算法及天車數(shù)學(xué)模型，上位機(jī)將由遺傳算法得出的迭代算法控制參數(shù)輸入至控制模塊；上述反饋模塊連接控制模塊，將其輸出信號(hào)送入控制模塊；控制模塊與反饋模塊的連接，控制模塊內(nèi)加載有電機(jī)PI控制算法及迭代算法，控制模塊的輸出端將利用迭代算法處理后的輸出的PWM波送到伺服電機(jī)的輸入端；驅(qū)動(dòng)模塊一方面連接控制模塊的輸出端，另一方面來(lái)控制天車的實(shí)時(shí)位置；

所述天車數(shù)學(xué)模型為天車控制量-角度輸入輸出模型，即

X軸角度：

Y軸角度：

上式中ddx、ddy分別為X、Y軸驅(qū)動(dòng)力，θ_x、θ_y為負(fù)載X、Y軸方向擺角幅度，θ′_x、θ′_y為負(fù)載X、Y軸方向擺角幅度的一階導(dǎo)數(shù)。

所述的控制模塊基于DSP芯片設(shè)計(jì)，使用迭代算法控制，控制模塊將控制信號(hào)傳至驅(qū)動(dòng)模塊，并根據(jù)反饋的信號(hào)來(lái)不斷調(diào)整輸出；所述的驅(qū)動(dòng)模塊使用IGBT進(jìn)行開關(guān)控制，驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)自于控制模塊；