[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110251913.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113093728A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明宇;李曉剛;張科科
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司;河鋼股份有限公司唐山分公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 石家莊冀科專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

1.一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法，其特征在于，采用粒子群算法和無(wú)人天車(chē)的PID控制器相結(jié)合的方式，把無(wú)人天車(chē)的擺角設(shè)定值和無(wú)人天車(chē)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際擺角值作為系統(tǒng)誤差，把PID控制器的P、I、D三個(gè)控制參數(shù)作為粒子群位置矢量，根據(jù)選取的適應(yīng)度函數(shù)和粒子更新規(guī)則，對(duì)無(wú)人天車(chē)擺角進(jìn)行自適應(yīng)控制，從而將無(wú)人天車(chē)運(yùn)行時(shí)的天車(chē)擺角大小控制在誤差允許范圍內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

a、粒子群初始化：設(shè)計(jì)粒子群PID控制模型的粒子速度和粒子位置矢量，以及粒子群的參數(shù)范圍和維度；

b、粒子適應(yīng)函數(shù)計(jì)算：確定粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)和粒子更新規(guī)則，計(jì)算個(gè)體粒子最優(yōu)位置和群體粒子最優(yōu)位置，從而更新粒子速度和位置；

c、采用在線(xiàn)調(diào)整的方式，確定系統(tǒng)誤差；

d、在線(xiàn)判定系統(tǒng)誤差，如果系統(tǒng)誤差在允許范圍內(nèi)，執(zhí)行下一步驟；如果系統(tǒng)誤差不在允許范圍內(nèi)，則返回步驟b繼續(xù)優(yōu)化粒子位置；

e、輸出P、I、D參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人天車(chē)擺角的自適應(yīng)控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法，其特征在于，步驟a具體為：

初始化一群粒子，設(shè)定粒子最大飛行速度V_max，設(shè)定無(wú)人天車(chē)的PID控制器的P、I、D三個(gè)參數(shù)的參數(shù)范圍，P為0~40，I為0~1，D為0~4，在參數(shù)范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生粒子速度V_i和粒子位置X_i(X_ip、X_ii、X_id)，粒子維度為三維。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法，其特征在于，

步驟b中，粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)為：設(shè)定系統(tǒng)誤差為ey(t)，系統(tǒng)誤差ey(t)為天車(chē)擺角實(shí)際值y₁和天車(chē)擺角設(shè)定值y₂之間的差值，適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算公式為，公式中w₁、w₂、w₃為權(quán)值，u(t)為PID控制器輸出，t_u為系統(tǒng)時(shí)間，e(t)為系統(tǒng)誤差ey(t)；

粒子更新規(guī)則為：對(duì)于每個(gè)粒子，當(dāng)J_iJ_ibest，則J_ibest=J_i，P_i= x_i；當(dāng)J_iJ_gbest，則J_gbest=J_i，P_g=x_i，公式中J_i表示當(dāng)前粒子的適應(yīng)度，J_ibest表示粒子經(jīng)過(guò)的最好位置，p_i表示J_ibest的位置，J_gbest表示全局經(jīng)過(guò)的最好位置，p_g表示J_gbest的位置， x_i是粒子位置Xi。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法，其特征在于，w₁=0.9，w₂=0.01，w₃=2。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于粒子群算法的無(wú)人天車(chē)擺角控制方法，其特征在于，步驟c中，采用在線(xiàn)調(diào)整的方式，無(wú)人天車(chē)運(yùn)行時(shí)，無(wú)人天車(chē)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)接收天車(chē)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行天車(chē)擺角實(shí)際值y1，把無(wú)人天車(chē)擺角實(shí)際值y₁和無(wú)人天車(chē)擺角設(shè)定值y₂的差值作為系統(tǒng)誤差ey(t)。