[发明专利]一种桥吊滑模控制参数优化方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种桥吊滑模控制参数优化方法、装置、设备及存储介质，对传统布谷鸟搜索算法进行改进，引入自适应步长和基于迭代次数选取交叉点的交叉操作算子，采用改进的布谷鸟搜索算法对桥式吊车滑模控制器的控制参数进行优化，得到滑模控制器参数的最优解，提高了桥式吊车系统防摆控制的响应速度以及鲁棒性，使系统具有抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及桥式起重机技术领域，特别是一种桥吊滑模控制参数优化方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

桥式吊车作为一种大型货物装卸机械装置在现代工业生产中扮演着重要的角色，而实现精确的桥式吊车定位并尽可能地消除负载的摆角是亟待解决的问题。由于滑模控制器具有强鲁棒性、响应快等控制特点，因此被应用于桥式吊车领域。

桥式吊车的滑模控制器参数调整的优劣与货物的精确定位以及消除负载摆角的效果之间具有紧密的联系，现有的桥式吊车滑模控制器的参数多数依靠人工手动调试，其中由于控制器的参数之间具有一定的耦合性，导致参数的调节过程复杂繁琐，而且最终得出的参数在控制效果上往往也不是很好。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种桥吊滑模控制参数优化方法、装置、设备及存储介质，采用改进的布谷鸟搜索算法对桥式吊车滑模控制器的控制参数进行优化，能够得到滑模控制器参数的最优解，提高了桥式吊车系统防摆控制的响应速度以及鲁棒性，使系统具有抗干扰能力。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种桥吊滑模控制参数优化方法，包括：设置布谷鸟搜索算法每一维的搜索空间范围分别为：a,ε,k∈[0,100]，b∈[-100,100]，其中a、ε、b、k分别为台车位置滑模控制器的位置误差权重、切换增益、角度误差权重和指数系数，所述的布谷鸟搜索算法采用自适应步长并引入基于迭代次数自适应选取交叉点的操作算子；

设置所述布谷鸟搜索算法的适应度函数为

其中分别为台车位置的目标值与实际值误差绝对值乘时间的积分、负载摆角与实际值误差绝对值乘时间的积分以及控制器输出绝对值乘时间的积分，c为常数项；

根据所述适应度函数采用所述的布谷鸟搜索算法求解所述a、ε、b、k的最优解。

2.进一步，所述根据所述适应度函数采用所述的布谷鸟搜索算法求解所述a、ε、b、k的最优解包括以下步骤：

S31,初始化所述的布谷鸟搜索算法的基本参数和鸟巢，初始化所述台车位置滑模控制器的参数，设定鸟巢的数目为n，被发现概率为p_a及最大的迭代次数为g_max，布谷鸟算法随机产生初始鸟巢，计算并评估所述初始鸟巢的适应度值，保存适应度值最高的鸟巢；

S32,根据所述自适应步长公式和莱维飞行公式更新鸟巢的位置，计算并评估鸟巢的适应度值，根据贪婪算法保存适应度值最高的鸟巢；

S33,为每一个鸟巢选取一个随机概率p_t，丢弃p_t＜p_a的鸟巢；

S34,根据偏好随机游走算法更新被丢弃鸟巢的位置，计算并评估鸟巢的适应度值，根据贪婪算法保存适应度值最高的鸟巢；

S35,根据所述基于迭代次数自适应选取交叉点的操作算子公式进行交叉操作，产生新的鸟巢，计算并评估所述新的鸟巢的适应度值，根据贪婪算法保存适应度值最高的鸟巢；

S36,若未达到预先设定的最大迭代次数g_max，则把此代的鸟巢位置作为下一代的初始鸟巢位置，返回S32，继续进行下次迭代，否则，输出所述a、ε、b、k的最优解。

进一步，所述根据所述基于迭代次数自适应选取交叉点的操作算子公式进行交叉操作包括: