[發(fā)明專利]一種橋式吊車PID控制方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質

在審

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• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115167108A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 王宏民;陳樂卿;張綺媚;王天雷;徐穎;邱炯智;劉人菊;古少偉;劉天樂
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 王浩

本發(fā)明公開了一種橋式吊車PID控制方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質，包括獲取橋式吊車PID控制器的參數(shù)向量，根據(jù)參數(shù)向量計算得到適應度函數(shù)值，依據(jù)適應度函數(shù)值將優(yōu)化模型中的麻雀分為發(fā)現(xiàn)者和搶奪發(fā)現(xiàn)者食物的加入者，根據(jù)發(fā)現(xiàn)者位置更新公式對發(fā)現(xiàn)者位置進行更新，將正態(tài)變異引入加入者位置更新公式對發(fā)現(xiàn)者位置進行更新，利用正交對立學習策略對加入者位置更新結果進行更新，隨機選取部分麻雀個體根據(jù)偵查公式計算，根據(jù)最優(yōu)值麻雀位置得到最優(yōu)PID控制參數(shù)，實現(xiàn)了大型作業(yè)器械橋式吊車的智能化操作，克服了橋式吊車在運行過程中擺角幅度大、定位反應慢的問題，提高了工作效率和安全性能。

技術領域

本發(fā)明涉及橋式吊車控制技術領域，尤其是涉及一種橋式吊車PID控制方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質。

背景技術

橋式吊車因其成本低、結構簡單、承重能力強的優(yōu)點被廣泛利用在冶金、煤炭、電力等各行各業(yè)的物料起重、運送、裝卸等方面。主要研究其控制系統(tǒng)，從而提高設備的穩(wěn)定性和可靠性，解決其運行過程中擺角幅度大和定位慢的問題，以便在各種工況下都能高質量完成作業(yè)。在已經使用過的PID控制器、模糊控制器和滑膜控制器等控制器中，通常情況下操作都是靠工人在實際工作中積累的經驗來完成，控制效果并不是很理想，所以控制系統(tǒng)各項參數(shù)的選定是橋式吊車發(fā)展進程中需要克服的一個重要的問題。

國內外的研究主要通過改善機械結構和提出控制方法解決。機械結構優(yōu)化是通過建模，對其最危險工況進行應力及應變靜力學分析，得到極限效應力和撓度。然后結合靈敏度參數(shù)要求，利用算法優(yōu)化，通過Matlab、Ansys等軟件仿真進行校對調試。該方法成本高，實物調試存在局限性，于是基于能量分析、滑膜非線性、模糊控制等控制策略被提出。隨著各種控制策略的提出，主動控制方法通過判定是否需要輸出反饋逐漸被分為兩類：開環(huán)控制，閉環(huán)控制。其中閉環(huán)控制的控制效果最理想，閉環(huán)控制中有延遲反饋控制器、李雅普諾夫方法，線性二次型調節(jié)器等依賴模型建立的方法與模糊控制、神經網(wǎng)絡等不依賴模型建立的控制方法。依賴模型建立的控制方法與不依賴模型建立的控制方法相較，優(yōu)點為控制系統(tǒng)可靠，缺點為反應速度慢，迭代次數(shù)多，以至于在環(huán)境發(fā)生變化時自調節(jié)能力差。PID控制器在工業(yè)界有廣泛的應用，也可以用于橋式吊車控制。PID控制器結構簡單，參數(shù)容易調整，并且具有良好的穩(wěn)定性。常用的PID控制器控制方法是采用一個PID控制器來控制吊車的位置或者分別對位置和角度采用PID控制，最后進行加權求得控制器輸出，仿真結果和具體應用表明單PID位置控制不能獲得令人滿意的控制結果。

目前，常見的解決問題方法主要分為機械結構優(yōu)化和添加主動控制系統(tǒng)兩種，橋式吊車屬于重工類機械，從機械結構上改良難度大，精度低。主動控制系統(tǒng)中閉環(huán)控制系統(tǒng)因為具有自整定能力，抗干擾性強的優(yōu)點，所以應用最為廣泛。閉環(huán)控制又分為線性控制、非線性控制和智能控制三大類。橋式吊車系統(tǒng)是典型的非線性強耦合系統(tǒng)，線性控制系統(tǒng)顯然難以獲得理想結果；非線性控制系統(tǒng)也存在對建模誤差非常敏感的缺點；智能控制對于系統(tǒng)建模誤差和外界干擾具有較強的魯棒性，但目前存在控制系統(tǒng)參數(shù)選取困難的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題。為此，本發(fā)明提出一種橋式吊車PID控制方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質，能夠快速尋找最優(yōu)的PID控制參數(shù)，實現(xiàn)了大型作業(yè)器械橋式吊車的智能化操作，克服橋式吊車在運行過程中擺角幅度大、定位反應慢的問題，提高了工作效率和安全性能。

本發(fā)明的第一方面，提供了一種橋式吊車PID控制方法，包括如下步驟：

步驟S101：獲取橋式吊車PID控制器的參數(shù)向量；

步驟S102：根據(jù)所述參數(shù)向量計算得到適應度函數(shù)值；

步驟S103：根據(jù)麻雀搜索算法構造所述PID控制器的參數(shù)向量的優(yōu)化模型，依據(jù)所述適應度函數(shù)值將所述優(yōu)化模型中的麻雀分為發(fā)現(xiàn)者和搶奪發(fā)現(xiàn)者食物的加入者；

步驟S104：根據(jù)發(fā)現(xiàn)者位置更新公式對所述發(fā)現(xiàn)者位置進行更新，得到發(fā)現(xiàn)者位置更新結果；