[发明专利]发夹变异操作RNA遗传算法的桥式吊车建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能优化建模技术领域，特别是涉及一种发夹变异操作RNA遗传算法的桥式吊车建模方法。

背景技术

吊车属大型的工程搬运设备，在国民经济建设中占据着举足轻重的地位。在各类吊车中，桥式吊车最具代表性。桥式吊车的主要任务是实现货物的快速、准确、无残摆运送。由于吊车系统的欠驱动特性，台车运动及干扰会引起负载的摆动而降低吊车系统的工作效率，同时可能会导致负载与操作工人或其它物体发生碰撞引起损失。因此，必须对桥式吊车进行有效的控制。为实现这一目的，建立高精度的桥式吊车系统模型是至关重要的基础。

目前国内外已有一些关于吊车建模研究成果的文章发表，A.Kaneshige等人针对三维吊车在运送液舱时需要考虑液体振动问题，基于动力学方程建立了吊车模型^[1]。马博军等人利用拉格朗日方程对三维桥式吊车系统进行了动力学建模^[2]。JieHuang等人基于Kane的方法建立了传送分布质量梁的桥式吊车的非线性模型^[3]。R.M.T.RajaIsmail等人提出为了解决远海的装载货物问题，利用吊车实现船到船之间的运输可解决港口拥挤问题并提高港口效率，并针对海上集装箱吊车系统应用拉格朗日方程建立模型^[4]。

这些研究成果都是基于机理建模的。由于桥式吊车的非线性、时变性、不确定性等特点使得所建立的机理模型与实际系统有较大的偏差，迫切需要寻求新的建模方法。人工神经网络是模拟人脑结构和功能的信息处理系统，具有自学习、自适应、分布存储、并行处理等特点，能实现输入与输出的非线性映射关系。然而，神经网络性能是由网络结构与权值确定，因此，神经网络模型的参数优化是关键问题。

遗传算法由于对待求解问题的无连续性、无可微性要求、只需要知道目标函数的信息而受到人们的特别关注。遗传算法全局寻优能力强，但是局部寻优能力较弱，易于早熟收敛。随着生物科学与技术的不断进步，人们对生物分子特性的认识不断加深，对RNA分子的结构和遗传信息表达机理的认识也加深，受RNA生物分子操作的启发，陶吉利等人提出一种RNA遗传算法，克服了传统遗传算法的不足。

本发明受RNA分子特性和分子操作的启发，设计了发夹变异操作的RNA遗传算法，可用于求解复杂的非线性优化问题，将所提出的发夹变异操作RNA遗传算法用于桥式吊车RBF神经网络模型的径向基函数的中心寻优中取得较理想的效果。

参考文献

[1]A.Kaneshige,N.Kaneshige,S.Hasegawa.Modelandcontrolsystemfor3Dtransferofliquidtankwithoverheadcraneconsideringsuppressionofliquidvibration.InternationalJournalofCastMetalsResearch,2008,21,293-298.

[2]马博军,方勇纯,刘先恩,王鹏程.三维桥式吊车建模与仿真平台设计[J].系统仿真学报,2009,21(12):2798-3803.

[3]JieHuang,ZanLiang,QiangZang.Dynamicsandswingcontrolofdouble-pendulumbridgecraneswithdistributed-massbeams.MechanicalSystemsandSignalProcessing.2015,54-55:357-366.

[4]R.M.T.RajaIsmail,etal.,Modellingandrobusttrajectoryfollowingforoffshorecontainercranesystems,AutomationinConstruction(2015),http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2015.05.003.

发明内容

本发明的目的是克服传统遗传算法存在的不足和桥式吊车机理建模的不足，提出发夹变异操作RNA遗传算法的桥式吊车建模方法，该方法将发夹变异操作RNA遗传算法用于桥式吊车神经网络模型的参数寻优中，结果表明所建模型能较好的反应实际系统的非线性特性。

发夹变异操作RNA遗传算法的桥式吊车建模方法的具体步骤如下：