[發明專利]一種基于粒子群優化算法的橋式起重機防搖擺系統及方法

有效

• 申請號: 202010964820.8
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112034780B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 鐘雄鋒;林偉;孫路
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 王晶;胡晶

1.一種基于粒子群優化算法的橋式起重機防搖擺系統，包括：橋式起重機，其特征在于，還包括：測量模塊、控制模塊、上位機；

所述測量模塊包括：用于檢測所述橋式起重機的位置信息的檢測傳感器、用于檢測所述橋式起重機的擺角信息的激光雷達；

所述控制模塊包括：算法單元、PLC、控制單元；

所述控制單元包括：變頻器、伺服電機；

所述上位機預存有設定好的所述橋式起重機的目標位置信息和目標擺角信息；

所述測量模塊將檢測到的位置信息和擺角信息發送給上位機，所述上位機將獲得的信息以及預存的信息發送給算法單元；

所述算法單元為雙閉環控制模型，其通過雙閉環PID控制器計算出實時最優控制量，并將所述最優控制量發送給PLC，PLC連接變頻器調速，進而控制伺服電機，伺服電機的轉速實現控制橋式起重機的加速度，從而調整橋式起重機的運動速度，實現防搖擺功能；

其中，所述算法單元用于初始化算法參數，設置群體中粒子數為n，每個粒子向量的維數為M,設置進化總代數為N,慣性權重為ω，學習因子c₁,c₂以及粒子的位置和速度上下限，每個粒子的初始位置X_id和初始速度v_id；

粒子數n為25個，維數M為3維，進化總代數N為6，粒子位置和速度的上下限范圍為：[0，5]和[-3，3]，學習因子c₁＝c₂＝2，慣性權重的上下限范圍為：[04,0.9],初始速度v_id為0；

計算每個粒子的適應度：為防止控制量過大并且保證系統響應的快速性，適應度函數如下：

式中t為時間，e(t)為偏差的絕對值；

獲取個體最優值和全局最優值；

計算此次迭代的非慣性權值和學習因子的取值,非慣性權值為：

式中iter_max為最大迭代次數，iter為當前迭代次數.ω_max為最大權重，ω_min為最小權重

學習因子c₁＝c₂＝2；

得到更新速度為：

v_id(t+1)＝ωv_id(t)+c₁r₁(p_id(t)-x_id(t))+c₂r₂(p_gd(t)-x_id(t))

其中ω為慣性權重，K和k分別為最大迭代次數和當前迭代次數，c_i為加速因子，r_i為0-1的數值，p_id表示粒子i的個體最優位置，p_gd表示群體最優位置；

更新位置為：x_id(t+1)＝x_id(t)+v_id(t+1)；

當達到最大進化代數，則輸出當前最佳位置，否則繼續計算。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述算法單元通過粒子群優化算法優化雙閉環PID控制器的參數。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述檢測傳感器設置于所述橋式起重機上；所述激光雷達設置于所述橋式起重機的上方。

4.如權利要求3所述的系統，其特征在于，所述橋式起重機包括本體和吊具；所述檢測傳感器為條形碼檢測器，所述條形碼檢測器包括：條形碼和檢測器；

所述條形碼設置于所述橋式起重機的導軌上，所述檢測器設置于所述本體上；所述激光雷達位于所述吊具的正上方。

5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：RS485通訊模塊，所述算法單元通過RS485通訊模塊與所述PLC通信。