[实用新型]一种双缸系统遗传PID同步控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于连续墙液压抓斗起重机制造技术领域，涉及一种双缸系统遗传PID同步控制装置。

背景技术

液压缸的同步精度不仅影响到机械臂运动的位置精度而且还影响到机械臂运动的协调性，例如大型轧钢机等机械臂的控制对液压同步的精度要求较高。传统的双缸系统同步控制是通过经验规则加人工试凑的方式来调整PID控制参数，往往费时且难以满足控制要求，而基于其它的一些解析优化法也常常因对象模型的不确定而难以得到全局最优解。

遗传算法为PID参数的优化整定提供了新的途径。遗传算法是一种公认的具有全局最优搜索能力的优化方法，它只依赖于适应度函数，不需知道对象的全部信息，这样即使在对象模型不确定的情况下，它仍然可以根据对象的输出情况对PID参数进行优化，而且遗传算法的群体优化机制使得它能找到全局最优解。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双缸系统遗传PID同步控制装置，解决现有技术存在的双缸系统同步控制过程繁琐、费时、效果不佳的技术问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种双缸系统遗传PID同步控制装置，包括遗传PID控制器、电液数字伺服阀、第二位移传感器和第一位移传感器，第一位移传感器、第二位移传感器同时与遗传PID控制器的输入端连接，遗传PID控制器的输出端与电液数字伺服阀连接，电液数字伺服阀的输出端与第二液压缸连接。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：通过对第一液压缸与第二液压缸位置差的实时监测，采用遗传PID控制器实时调节同步参数，易于找到PID参数的全局最优解，获得理想的控制效果，可以避免手工整定PID参数的繁琐过程。

附图说明

图1为本实用新型双缸系统遗传PID同步控制装置的结构示意图。

图中，1、遗传PID控制器；2、电液数字伺服阀；3、第二位移传感器；4、第一位移传感器；5、第二液压缸；6、第一液压缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1，本实用新型的双缸系统遗传PID同步控制装置，包括遗传PID控制器1、电液数字伺服阀2、第二位移传感器3和第一位移传感器4，第一位移传感器4、第二位移传感器3同时与遗传PID控制器1的输入端连接，遗传PID控制器1的输出端与电液数字伺服阀2连接，电液数字伺服阀2的输出端与第二液压缸5连接；

第一位移传感器4安装在第一液压缸6的活塞杆上，第二位移传感器3安装在第二液压缸5的活塞杆上，两个位移传感器分别采集两个活塞杆的行程参数。

遗传PID控制器1中预置有遗传算法对常规PID参数进行自适应优化和调节的程序，采用遗传算法对常规PID参数进行自适应优化和调节，遗传PID控制器1根据第一位移传感器4与第二位移传感器3测得的第一液压缸6与第二液压缸5的活塞杆的行程位置差值，将其和理论值进行比较，采用遗传PID算法，得出控制量，通过电液数字伺服阀2驱动第二液压缸5，从而使之和第一液压缸6保持同步运动。

本实用新型装置中的遗传PID控制器1，采用遗传优化算法对常规PID参数进行自适应优化和调节，遗传算法优化PID参数的步骤如下：

步骤1、采用实数编码机制对PID控制器的3个参数k_p，k_i，k_d进行编码，根据经验确定PID的3个参数k_p，k_i，k_d范围。

步骤2、随机产生n个个体构成初始群体P(0)；

步骤3、将种群中各个个体解码成对应的参数值，利用此参数值按照以下公式求得代价函数值J，并计算适应函数值f，取f=1/J，则有：

式中，e(t)为系统误差。

步骤4、应用复制、交叉和变异算子对种群P(t)进行操作，产生下一代种群P(t+1)；

步骤5、重复步骤3和步骤4，直至参数收敛或达到预定的指标要求。