[发明专利]基于遗传算法与模糊分数阶PID的钢结构损伤检测机器人姿态控制方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法与模糊分数阶PID的钢结构损伤检测机器人姿态控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据柔性损伤检测机器人前后车体是对称的两轮驱动小车，分析其运动特点和受力状况，建立单车体的动力学模型；根据前后车体之间的连接柔性钢带的形变-受力特性，将其简化为弹簧阻尼滑块组合，构建力学性能相近的等效结构；最后做化简整合，得到柔性损伤检测机器人的整体动力学数学方程；

步骤二：使用模糊分数阶PID控制方法来控制柔性机器人的运动姿态，解决机器人缺少刚性约束所带来的抖振问题以实现其平稳运动；

步骤三：采用改进的遗传算法，实现对分数阶微积分阶次的高效高精度整定，得到基于遗传算法与模糊分数阶PID的钢结构损伤检测机器人姿态控制算法；

步骤四：根据步骤一得到的数学模型，根据步骤二、三得到的控制器，将柔性机器人的俯仰角作为控制器的输入，输出控制机器人运动的转动力矩。

2.如权利要求1所述的基于遗传算法与模糊分数阶PID的钢结构损伤检测机器人姿态控制方法，其特征在于，所述步骤一中，柔性损伤检测机器人中，柔性钢带与车体连接处产生的力和本身的形变程度相关，其大小和形变量、形变速度成正比，将大挠度变形的柔性钢带简化为由弹簧、阻尼器、滑块和连接杆组成的等效结构，对等效滑块进行受力分析：

F_A＝F_Btanθ

式中M_D代表等效滑块质量，X_D代表等效滑块位移，F_B代表连接杆对车体的水平分力，c是阻尼系数，k是弹簧系数，F_A是连接杆对车体的垂直分力，θ是车体俯仰角；

柔性损伤检测机器人前后车轮的相对距离d为：

式中X_R1代表后车轮质心的水平位移，X_R2代表前车轮质心的水平位移，α是斜坡轨道倾斜角度；

结合上述式子，得到等效滑块的位移：

式中：D是柔性钢带的原长，d代表前后车轮距离，d_O是等效滑块与车轮对称中心偏移量；

对上述式子进行一阶求导、二阶求导，得：

式中：f₃＝X_D(2sec²θ-1)；

同时得到连接杆对车体的水平分力F_B的表达式：