[发明专利]基于迭代-遗传算法的智能天车防摆控制系统

说明书

本发明为基于迭代‑遗传算法的智能天车防摆控制系统，该系统包括上位机、反馈模块、控制模块、驱动模块；上位机的模拟监测模块中加载遗传算法及天车数学模型，上位机将由遗传算法得出的迭代算法控制参数输入至控制模块；上述反馈模块连接控制模块，将其输出信号送入控制模块；控制模块与反馈模块的连接，控制模块内加载有电机PI控制算法及迭代算法，控制模块的输出端将利用迭代算法处理后的输出的PWM波送到伺服电机的输入端；驱动模块一方面连接控制模块的输出端，另一方面来控制天车的实时位置。该系统将迭代学习控制和遗传算法结合使用在天车控制中，能够使天车在有限时间内快速准确实现安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及智能装备领域，主要是涉及一种可远程实现对电机参数进行迭代控制的基于迭代-遗传算法的智能天车防摆控制系统。

背景技术

目前天车的防摆技术主要为：人工操作控制、机械式、电子防摆和智能控制。目前在生产、制造、仓储、加工等环节中，大部分工厂使用天车来进行各个站点间物料的吊运。而天车基本上采用人工操作方式，依靠工人操作经验预估摆角幅度最小的路径并进行人工消摆，此种方案对操作人员的要求很高，难以对落点进行精确定位，不仅安全性低、操作误差大，而且还会严重影响设备的工作效率。对于机械式防摆装置来说，虽然在一定程度上起到了消摆的作用，但是还携带有防摆装置复杂、设备成本增加，满载和空载时的防摆性能出现很大的差异等一系列的问题。随着电子技术的不断发展，大量的控制方法应用于防摆控制系统中，例如模糊控制、最优控制等，但是这些方法使得小车的运动轨迹并不能完全跟踪期望的最优曲线，且运输效率并不是很高。

如专利CN 110407094 A中公开的一种基于动态平滑轨迹的桥式起重机定位防摆控制方法，是在三段加速度(切换生硬)的基础上引入加速度平滑过渡环节，以降低加速度变化对台车的直接冲击，但是由于有固定的分段前进模式，所以缺少时间效率，天车无法尽快到达目标位置，且由于其模式固定导致控制器无法进行自我优化，其优化结果高度依赖预设参数。

本发明的基于迭代-遗传算法的智能天车防摆控制系统可在上位机得到最优的控制参数，进而送到控制终端，使得天车在有限时间内能够使用最优控制参数不断重复固定线路来不断优化进而准确达到预设的控制效果，确保天车能够高效、准确、安全的运行。

发明内容

针对上述方法存在的问题，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于迭代-遗传算法的智能天车防摆控制系统。该系统将迭代学习控制和遗传算法结合使用在天车控制中，能够使天车在有限时间内快速准确实现安全可靠运行。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种基于迭代-遗传算法的智能天车防摆控制系统，其特征在于，该系统包括上位机、反馈模块、控制模块、驱动模块；上位机的模拟监测模块中加载遗传算法及天车数学模型，上位机将由遗传算法得出的迭代算法控制参数输入至控制模块；上述反馈模块连接控制模块，将其输出信号送入控制模块；控制模块与反馈模块的连接，控制模块内加载有电机PI控制算法及迭代算法，控制模块的输出端将利用迭代算法处理后的输出的PWM波送到伺服电机的输入端；驱动模块一方面连接控制模块的输出端，另一方面来控制天车的实时位置；

所述天车数学模型为天车控制量-角度输入输出模型，即

X轴角度：

Y轴角度：

上式中ddx、ddy分别为X、Y轴驱动力，θ_x、θ_y为负载X、Y轴方向摆角幅度，θ′_x、θ′_y为负载X、Y轴方向摆角幅度的一阶导数。

所述的控制模块基于DSP芯片设计，使用迭代算法控制，控制模块将控制信号传至驱动模块，并根据反馈的信号来不断调整输出；所述的驱动模块使用IGBT进行开关控制，驱动信号来自于控制模块；