【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性自适应控制与多目标联合优化领域，具体为一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统。
技术介绍
1、非线性自适应控制技术是一种自适应控制方法，旨在解决复杂系统中存在的非线性和时变特性的控制问题，该技术能够实时地感知和适应系统的非线性行为，在基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统中，非线性自适应控制技术被引入，以应对各个吊点在升降过程中所面临的动态和复杂环境，非线性自适应控制技术使得系统能够根据实时监测的数据动态地调整算法参数并控制数控葫芦的运行速度，以适应系统自身和外部条件的变化，从而提高系统的鲁棒性和稳定性，通过非线性自适应控制技术，系统能够更准确地实现各个数控葫芦的平衡控制，适应不同工作负载和环境变化，从而提升基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统的适应性和安全性。
2、多目标联合优化技术是一种综合考虑多个优化目标的高效控制策略，旨在综合考虑系统中多个优化目标，以实现更全面和平衡的性能优化，在基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统中，多目标联合优化技术被应用于吊架的重量动态平衡调节，该技术通过同时优化多个目标，包括各个吊点重量分布、链条长度、吊点间的相对位置的信息，以达到整体吊架在升降过程中的最佳平衡状态，多目标联合优化技术的关键特点在于考虑并权衡各个优化目标，通过综合考虑各个目标之间的相互关系，实现全局最优的调整方案，使得系统能够更加智能地适应不同工作负载和环境条件，有效的提高基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统对于整体吊架运行控制的高效性和稳定性。
3、而现有的基于算法的数控葫
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的现有的基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统在负载条件发生变化时存在无法灵活且有效地调整各个吊点的运动状态以保持动态平衡，特别是在负载突变与异常情况下，系统的稳定性无法满足实际需求的问题，并且系统在吊架中的各个吊点的重量分配相对简单，并未充分考虑各部分之间的相互影响，导致在系统整体在负载分配方面存在潜在的优化空间未被充分利用，使得系统在升降过程中无法实现最佳的负载均衡而影响系统整体的运行效率的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，包括传感器接口模块、数据采集与预处理模块、系统控制模块、系统执行模块、存储和分析模块、通信传输模块、系统交互模块，其特征在于：所述传感器接口模块用于连接各类传感器，包括称重传感器、位置传感器和速度传感器，以实时采集数控葫芦运行过程中的关键数据，所述数据采集与预处理模块用于接收来自传感器的原始数据，并进行预处理操作，包括数据滤波、校正和归一化操作，以提高后续模块处理的精确性和稳定性，所述系统控制模块包括数据实时监控单元和平衡控制分析单元，所述数据实时监控单元用于实时监测各个数控葫芦的多种数据情况，包括重量数据、速度数据以及位置数据，并将关键数据传输至平衡控制分析单元，确保系统对数控葫芦信息的实时获取，所述平衡控制分析单元提出基于状态观测器的平衡控制算法用于实时调整各个数控葫芦的平衡状态，以确保每个吊点的受力在运行过程中保持在可接受重量范围，所述系统执行模块包括葫芦电机驱动单元和吊点同步调节单元，所述葫芦电机驱动单元用于控制数控葫芦电机，根据系统控制模块的输出动态调节各吊点的运行速度，以保持数控葫芦在升降过程中的平衡状态，所述吊点同步调节单元提出基于平衡优化器的多目标联合优化算法，对整体吊架的各个吊点进行实时联合调节，实现在上升过程中各个吊点的重量整体处于动态平衡状态，确保整体系统的鲁棒性和安全性，所述存储和分析模块用于存储历史数据，并进行数据分析，以识别系统运行状态并生成分析报告，所述通信传输模块用于与外部设备进行数据通信，包括整体吊架与用户端通知设备，以收发指令、报告系统运行状态并进行远距离监控，所述系统交互模块提供用户界面，用于用户对系统状态的监控以及系统参数的调整，并接收警报信息，确保整体系统运行在高效且可控的状态下。
3、优选的，所述传感器接口模块通过与重量传感器、位置传感器和速度传感器进行连接，并构建传感器阵列，实现对吊升过程中多种数据的采集，确保实时监测各吊点的运行状态。
4、优选的，所述数据采集与预处理模块通过实时采集来自传感器阵列的多种数据，包括重量数据、速度数据与位置数据，并执行预处理操作，包括数据滤波、噪声消除、校正与归一化操作，确保为后续系统控制模块提供准确且可靠的输入数据。
5、优选的，所述系统控制模块包括数据实时监控单元，所述数据实时监控单元通过对重量、位置和速度关键数据的即时分析，并快速反馈至后续平衡控制分析单元，确保系统能够准确且实时的获得各吊点的运动状态。
6、优选的，所述系统控制模块包括平衡控制分析单元，所述平衡控制分析单元提出基于状态观测器的平衡控制算法，通过对实时监测的吊点状态进行分析和反馈，并利用状态观测器实时估计未测得的状态信息，包括如数控葫芦的角度和加速度信息，动态调整各吊点的运行速度，确保各个数控葫芦的受力在升降过程中保持在可接受范围内。
7、具体的，所述基于状态观测器的平衡控制算法具体如下：首先，通过利用虚拟控制变量将基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统的非线性动力学特性转化为可控形式，假定数控葫芦吊升力跟踪误差表示为：
8、e1＝j-jr
9、其中，e1表示数控葫芦吊升力跟踪误差，代表实际吊升力与参考吊升力的差异，j表示为实际数控葫芦吊升力，jr表示参考数控葫芦吊升力，虚拟控制变量公式表示为：
10、
11、其中，ξ表示虚拟控制变量，用于协调对数控葫芦速度的控制，k表示数控葫芦吊升力与重量变化之间的比例系数，表示参考数控葫芦吊升力的变化率，λ表示控制参数，λ≥0的非负性要求用于确保控制系统的稳定性，v表示实际数控葫芦的速度，通过引入虚拟控制变量，实现对数控葫芦吊升力与重量变化之间的协调控制，以确保在实际升降过程中对数控葫芦的控制能够具有适应性，然后，构建状态观测器，实现对数控葫芦系统关键状态的实时监测与未知状态信息的准确估计，包括数控葫芦的角度信息、角速度信息以及加速度信息，对于单个数控葫芦未知状态信息的估计计算公式为：
12、
13、
14、
15、其中，α表示状态观测器估计的数控葫芦角度信息，表示角度估计的参数更新率，δ表示控制增益，e2表示系统采集的数控葫芦位置信息与参考位置信息之间的误差，β表示状态观测器估本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，包括传感器接口模块、数据采集与预处理模块、系统控制模块、系统执行模块、存储和分析模块、通信传输模块、系统交互模块，其特征在于：所述传感器接口模块用于连接各类传感器，包括称重传感器、位置传感器和速度传感器，以实时采集数控葫芦运行过程中的关键数据，所述数据采集与预处理模块用于接收来自传感器的原始数据，并进行预处理操作，包括数据滤波、校正和归一化操作，以提高后续模块处理的精确性和稳定性，所述系统控制模块包括数据实时监控单元和平衡控制分析单元，所述数据实时监控单元用于实时监测各个数控葫芦的多种数据情况，包括重量数据、速度数据以及位置数据，并将关键数据传输至平衡控制分析单元，确保系统对数控葫芦信息的实时获取，所述平衡控制分析单元提出基于状态观测器的平衡控制算法用于实时调整各个数控葫芦的平衡状态，以确保每个吊点的受力在运行过程中保持在可接受重量范围，所述系统执行模块包括葫芦电机驱动单元和吊点同步调节单元，所述葫芦电机驱动单元用于控制数控葫芦电机，根据系统控制模块的输出动态调节各吊点的运行速度，以保持数控葫芦在升降过程中的平衡状态，所述吊点同步调
2.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述传感器接口模块通过与重量传感器、位置传感器和速度传感器进行连接，并构建传感器阵列，实现对吊升过程中多种数据的采集，确保实时监测各吊点的运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述数据采集与预处理模块通过实时采集来自传感器阵列的多种数据，包括重量数据、速度数据与位置数据，并执行预处理操作，包括数据滤波、噪声消除、校正与归一化操作，确保为后续系统控制模块提供准确且可靠的输入数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述系统控制模块包括数据实时监控单元，所述数据实时监控单元通过对重量、位置和速度关键数据的即时分析，并快速反馈至后续平衡控制分析单元，确保系统能够准确且实时的获得各吊点的运动状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述系统控制模块包括平衡控制分析单元，所述平衡控制分析单元提出基于状态观测器的平衡控制算法，通过对实时监测的吊点状态进行分析和反馈，并利用状态观测器实时估计未测得的状态信息，包括如数控葫芦的角度和加速度信息，动态调整各吊点的运行速度，确保各个数控葫芦的受力在升降过程中保持在可接受范围内。
6.根据权利要求5所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述基于状态观测器的平衡控制算法具体如下：首先，通过利用虚拟控制变量将基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统的非线性动力学特性转化为可控形式，假定数控葫芦吊升力跟踪误差表示为：
7.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述系统执行模块包括葫芦电机驱动单元，所述葫芦电机驱动单元通过与数控葫芦电机的连接，实现对各个吊点的运动控制，根据来自通信传输模块传输的系统控制模块的输出结果，调节电机驱动力，确保各个吊点的运动速度符合平衡控制的要求。
8.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述系统执行模块包括吊点同步调节单元，所述吊点同步调节单元提出基于平衡优化器的多目标联合优化算法，通过与平衡控制分析单元的信息交互，实现对吊架各吊点的同步调节，通过智能调整各个吊点的运动，使得整体吊架在执行任务时能够更加稳定，最大程度地减小各个吊点之间的不平衡，确保各个吊点在运行过程中的重量保持整体的动态平衡状态。
9.根据权利要求8所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述基于平衡优化器的多目标联合优化算法具体如下：首先，通过建立系统控制各个数控葫芦的动力数学模型描述各个数控葫芦的运动行为，各个数控葫芦的运动受到系统控制模块的调节，各吊点的动力数学模型的具体公式表示为：
...
【技术特征摘要】
1.一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，包括传感器接口模块、数据采集与预处理模块、系统控制模块、系统执行模块、存储和分析模块、通信传输模块、系统交互模块，其特征在于：所述传感器接口模块用于连接各类传感器，包括称重传感器、位置传感器和速度传感器，以实时采集数控葫芦运行过程中的关键数据，所述数据采集与预处理模块用于接收来自传感器的原始数据，并进行预处理操作，包括数据滤波、校正和归一化操作，以提高后续模块处理的精确性和稳定性，所述系统控制模块包括数据实时监控单元和平衡控制分析单元，所述数据实时监控单元用于实时监测各个数控葫芦的多种数据情况，包括重量数据、速度数据以及位置数据，并将关键数据传输至平衡控制分析单元，确保系统对数控葫芦信息的实时获取，所述平衡控制分析单元提出基于状态观测器的平衡控制算法用于实时调整各个数控葫芦的平衡状态，以确保每个吊点的受力在运行过程中保持在可接受重量范围，所述系统执行模块包括葫芦电机驱动单元和吊点同步调节单元，所述葫芦电机驱动单元用于控制数控葫芦电机，根据系统控制模块的输出动态调节各吊点的运行速度，以保持数控葫芦在升降过程中的平衡状态，所述吊点同步调节单元提出基于平衡优化器的多目标联合优化算法，对整体吊架的各个吊点进行实时联合调节，实现在上升过程中各个吊点的重量整体处于动态平衡状态，确保整体系统的鲁棒性和安全性，所述存储和分析模块用于存储历史数据，并进行数据分析，以识别系统运行状态并生成分析报告，所述通信传输模块用于与外部设备进行数据通信，包括整体吊架与用户端通知设备，以收发指令、报告系统运行状态并进行远距离监控，所述系统交互模块提供用户界面，用于用户对系统状态的监控以及系统参数的调整，并接收警报信息，确保整体系统运行在高效且可控的状态下。
2.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述传感器接口模块通过与重量传感器、位置传感器和速度传感器进行连接，并构建传感器阵列，实现对吊升过程中多种数据的采集，确保实时监测各吊点的运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，其特征在于：所述数据采集与预处理模块通过实时采集来自传感器阵列的多种数据，包括重量数据、速度数据与位置数据，并执行预处理操作，包括数据滤波、噪声消除、校正与归一化操作，确保为后续系统控制模块提供准确且可靠的输入数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于算法的数控葫芦重量监控平衡控制系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟荣华，
申请(专利权)人：上海汇焰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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