【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冲压气缸控制，尤其涉及一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法。
技术介绍
1、高速数控角钢生产线冲压气缸的控制是生产线自动化和精确化生产的关键环节。在高速生产过程中，冲压气缸的精准控制和快速响应对于保证产品质量和生产效率至关重要；对于冲压气缸的控制，通常会采用先进的控制技术和策略，这些技术包括但不限于pid（比例-积分-微分）控制、伺服控制等。这些控制方法可以根据预设的参数和实时反馈数据，对气缸的位置、速度和力度进行精确调整，以实现高速、高精度的冲压作业。
2、pid技术可以根据设定值与实际值之间的偏差进行比例、积分和微分运算，从而输出控制信号以调整执行机构（如气缸）的速度，在高速数控角钢生产线上，通过精确调整冲压气缸的速度，可以确保角钢的冲压精度和生产效率，其次，pid技术具有一定的自适应性，可以根据线性系统的动态特性进行实时调整；但是相对于高速数控角钢生产线，对冲压气缸速度控制要求很大，冲压气缸的速度在高速数控角钢生产线中直接影响到生产线的效率、产品质量以及设备的稳定运行；但是pid控制器的性能很大程度上取决于参数的设定，包括比例系数、积分时间和微分时间，这些参数的调整需要一定的经验和技巧，不恰当的参数设定可能导致控制效果不佳或系统不稳定，导致冲压气缸速度达不到要求。
3、间歇泉优化算法（gae）是一种启发式优化算法，其灵感来源于自然界中的间歇泉现象，间歇泉的形成主要是由地下水的运动、它们的相互连通性、温度和压力的上升以及通往地球表面的潜在途径造成的。间歇泉现象可以直接与优化过程的要
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：采用改进的间歇泉优化算法（lagae）优化pid控制器，将优化的pid控制器用于高速数控角钢生产线冲压气缸控制，通过igae算法解决传统pid控制器在应用于高速数控角钢生产线时，冲压气缸控制不稳地，响应速度慢的问题，从而保证高速数控角钢生产线的效率、产品质量以及设备的稳定运行。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，改进的间歇泉优化算法优化pid控制器，将优化的pid控制器用于高速数控角钢生产线冲压气缸控制，具体步骤如下：
4、s1、搭建高速数控角钢生产线的冲压气缸系统，所述冲压气缸系统包括：控制机构和执行机构。
5、s2、将冲压气缸的速度控制转换为待优化数学模型，通过数学模型的输出值测算冲压气缸的速度控制的性能。
6、s3、结合步骤s2的待优化数学模型，利用改进的间歇泉优化算法优化冲压气缸系统的pid控制器，包括：
7、s31、通过改进控制参数，改进logistic混沌映射策略，利用改进后的logistic混沌映射策略初始化间歇泉优化算法；
8、s32、在全局勘探阶段策略中引入自适应水粒子步长因子，改进间歇泉优化算法的寻优数学模型；
9、s33、利用改进的间歇泉优化算法整定冲压气缸系统的pid控制参数，包括：比例系数kp、积分系数ki和微分系数kd；整定过程中，通过每次迭代的待优化数学模型的最小输出值引导改进的间歇泉优化算法找到最佳的冲压气缸系统的pid控制参数，得到加强的pid控制器。
10、s4、利用加强的pid控制器对高速数控角钢生产线冲压气缸控制，实现冲压气缸稳定和最优鲁棒控制。
11、优选地，冲压气缸系统的控制机构是以stm32微控制为核心的控制端，包括冲压气缸的pid控制器、改进间歇泉优化算法的处理器、冲压气缸的目标速度和实时速度的差值处理器以及待优化数学模型的处理器，其中冲压气缸的pid控制器采用增量式pid控制器，待优化数学模型的处理器的输入为冲压气缸的目标速度和实时速度的差值，将待优化数学模型作为间歇泉优化算法寻优的适应度函数，输出为改进间歇泉优化算法的适应度值。
12、优选地，增量式pid控制器适合应用于高速数控角钢生产线冲压气缸的控制，因为增量式pid控制器可以直接输出控制量的增量，适合于数字控制系统，且易于实现积分分离和死区处理，这些特点使得增量式pid控制器能够满足高速数控角钢生产线冲压气缸控制的需求，增量式pid公式为：
13、；
14、式中，为冲压气缸pid输出的控制信号，为时刻冲压气缸的目标设定速度与冲压气缸的实时速度值的差值，为时刻冲压气缸的目标设定速度与冲压气缸的实时速度值的差值。
15、优选地，冲压气缸系统的执行机构包括驱动装置和气缸本体和连杆，其中，驱动装置采用无刷直流电机，负责为整个执行机构提供动力。
16、优选地，加强的pid控制器会根据冲压气缸设定的目标速度和实际速度之间的差值，通过比例kp、积分ki和微分kd三个环节的运算，输出相应的控制信号给执行机构，从而调整气缸的速度，使其逐渐接近并达到目标速度，这种控制方法具有响应速度快、控制精度高的优点，适用于需要高速控制的角钢生产线冲压场景。
17、优选地，冲压气缸的速度控制期望冲压气缸能够在短时间内快速响应控制信号，迅速达到目标速度和在达到目标速度后，期望冲压气缸能够保持稳定的运行速度，避免速度波动或震荡，基于这两个，将冲压气缸的速度控制转换为待优化数学模型，数学模型公式为：
18、；
19、式中，为积分的最大时间，单位为秒，为当前时间，为积分时间加权绝对误差的权重，取值为0.5，为积分平均误差的权重，取值为0.5，为冲压气缸的目标设定速度与冲压气缸的实时速度值的差值。
20、优选地，利用改进的间歇泉优化算法整定冲压气缸系统的pid控制参数，通过每次迭代的待优化数学模型的最小输出值引导改进的间歇泉优化算法找到最佳的冲压气缸系统的pid控制参数，其中，待优化数学模型作为间歇泉优化算法整定pid控制参数的适应度函数，适应度函数值越小，说明冲压气缸系统的pid控制参数越佳，经过多次算法迭代，最终输出最小的适应度函数值对应的解，就是最佳冲压气缸系统的pid控制参数解。
21、优选地，间歇泉优化算法将具有最小适应度值的水粒子作为最优解，第个水粒子根据轮盘形式选择一个可能的最优通道，并在其周围的水粒子帮助下向最优通道移动，最终达到最优通道位置。
22、优选地，在间歇泉算法迭代初期，的值较大，寻优个体位置的更新受到周围水粒子位置的影响较小，有利于间歇泉优化算法在更大的范围内进行搜索，提高间歇泉优化算法的全局开发能力；随着寻优过程的推进，的值逐渐减小，寻优个体位置的更新受到周围鹈本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，改进的间歇泉优化算法优化PID控制器，将优化的PID控制器用于高速数控角钢生产线冲压气缸控制，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所述S1冲压气缸系统的控制机构是以STM32微控制为核心的控制端，包括冲压气缸的PID控制器、改进间歇泉优化算法的处理器、冲压气缸的目标速度和实时速度的差值处理器以及待优化数学模型的处理器，所述冲压气缸的PID控制器采用增量式PID控制器，待优化数学模型的处理器的输入为冲压气缸的目标速度和实时速度的差值，将待优化数学模型作为间歇泉优化算法寻优的适应度函数，输出为改进间歇泉优化算法的适应度值；冲压气缸系统的执行机构包括驱动装置和气缸本体和连杆，所述驱动装置采用无刷直流电机，负责为整个执行机构提供动力。
3.根据权利要求2所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所述S2待优化数学模型，数学模型公式为：
4.根据权利要求3所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所
5.根据权利要求4所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所述S32自适应水粒子步长因子数学模型公式为：
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所述S33利用改进的间歇泉优化算法整定冲压气缸系统的PID控制参数，具体步骤为：
7.根据权利要求6所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所述Step4模拟间歇泉的搜索喷发通道和轮盘式选择一个喷发通道喷发的自然现象，建立水粒子位置更新数学模型的具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，改进的间歇泉优化算法优化pid控制器，将优化的pid控制器用于高速数控角钢生产线冲压气缸控制，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种高速数控角钢生产线冲压气缸控制优化方法，其特征在于，所述s1冲压气缸系统的控制机构是以stm32微控制为核心的控制端，包括冲压气缸的pid控制器、改进间歇泉优化算法的处理器、冲压气缸的目标速度和实时速度的差值处理器以及待优化数学模型的处理器，所述冲压气缸的pid控制器采用增量式pid控制器，待优化数学模型的处理器的输入为冲压气缸的目标速度和实时速度的差值，将待优化数学模型作为间歇泉优化算法寻优的适应度函数，输出为改进间歇泉优化算法的适应度值；冲压气缸系统的执行机构包括驱动装置和气缸本体和连杆，所述驱动装置采用无刷直流电机，负责为整个执行机构提供动力。
3.根据权利要求2所述的一种高速数...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗洪波，王乐乐，王海路，
申请(专利权)人：山东三森数控机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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