[发明专利]一种基于粒子群算法的无人天车摆角控制方法

说明书

本发明涉及一种基于粒子群算法的无人天车摆角控制方法，属于冶金自动化技术领域。技术方案是：设计粒子群PID控制模型的粒子速度和粒子位置矢量，设计粒子群的参数范围和维度，设计粒子群算法的适应度函数和粒子更新规则，设计粒子群算法系统误差。根据天车的摆角设定值和现场实际摆角值对粒子群进行更新迭代，将优化后的P、I、D参数存入无人天车oracle数据库后传输给无人天车PID控制器进行天车速度调整。把无人天车运行时的摆角大小控制在了误差允许范围内，有效保障了钢卷在库房内的精准码放和钢卷运输过程的安全。

技术领域

本专利申请属于冶金自动化技术领域，更具体地说，是涉及一种基于粒子群算法的无人天车摆角控制方法。

背景技术

无人天车是以全自动天车运行代替人工操作天车的一种全新的天车作业方式。无人天车控制系统是随企业物流的发展，信息化的逐步完善的产物，无人天车自动化技术的提高，可以显著提高生产及运输效率。无人天车技术运行时最显著的特性之一，就是天车移动和停止过程中夹钳摆幅很小、摆角可控。作为无人天车平稳运行和影响天车工作效率的重要因素天车夹钳摆角控制越发突显其重要地位。这为天车精确定位和安全取卷、放卷提供了坚实基础，有效保障了钢卷在库房内的精准码放和钢卷运输过程的安全。无人天车在运行过程中夹钳摆角控制非常重要，现有技术是根据人工经验设定天车的PID控制器的P、I、D三个参数，无自适应能力，在天车运行过程中经常出现摆角过大的情况。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于粒子群算法的无人天车摆角控制方法，把粒子群算法和PID控制系统相结合，采用在线调整的方式对天车摆角系统进行自适应控制，解决现有技术中存在的上述技术问题。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于粒子群算法的无人天车摆角控制方法，采用粒子群算法和无人天车的PID控制器相结合的方式，把无人天车的摆角设定值和无人天车的现场实际摆角值作为系统误差，把PID控制器的P、I、D三个控制参数作为粒子群位置矢量，根据选取的适应度函数和粒子更新规则，对无人天车摆角进行自适应控制，从而将无人天车运行时的天车摆角大小控制在误差允许范围内。

包括如下步骤：

步骤a、粒子群初始化：根据经验设定无人天车常用的PID控制器的P、I、D三个参数的PID的参数范围，P为0～40，I为0～1，D为0～4。设定粒子最大飞行速度V_max，初始化一群粒子，设定PID控制器的P、I、D三个参数为粒子的位置矢量，在参数范围内随机产生粒子速度V_i和粒子位置X_i(X_ip、X_ii、X_id)。粒子维度为三维。

步骤b、粒子适应函数计算：确定粒子群算法的适应度函数J，计算个体粒子最优位置和群体粒子最优位置，从而更新粒子速度和位置；设定系统误差ey(t)，系统误差为天车摆角实际值y₁和天车摆角设定值y₂之间的差值，选取适应度函数公式中w₁、w₂、w₃为权值，u(t)为控制器输出，t_u为系统时间，e(t)为系统误差ey(t)。

作为优选，设置权值w₁为0.9，w₂为0.01，w₃为2。