【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及箱梁架设搬梁机，尤其涉及一种基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法和系统。
技术介绍
1、在高速铁路及桥梁工程施工领域，传统的双轮胎式搬梁机在操作性能上存在一系列挑战，这限制了其在高速铁路施工中的有效运用。传统搬梁机通常受限于有限的自动化水平和对关键运行参数的缺乏监测，导致操作效率低下以及施工过程中潜在的安全隐患。传统搬梁机的行走同步控制受限，缺乏高精度的定位和智能导航功能，几乎完全依赖人员经验控制，这在高速铁路及桥梁施工中可能导致不准确的位置控制和操作困难。若能将自动定位测量技术引入双轮胎搬梁机电气控制，则能提高自动化控制程度。
2、现有的定位方法有gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)和rtk(real time kinematic，实时动态差分定位技术)。gnss技术在户外导航和位置服务等对定位精度要求相对较低的场景中表现出色，尤其在开阔地区天空能够清晰可见卫星的情况下。然而，当大气条件发生较大变化时，例如大气湿度和温度的波动，可能引发信号的折射和延迟，进而影响定位精度。对于需要高精度测量的任务，rtk技术可以提供更为精准和实时的定位信息。但在rtk中，基线长度(接收器和参考站之间的距离)较长时，可能导致较大的测量误差。
3、如何针对不同场景任务对gnss和rtk进行灵活切换，为搬梁机电气控制提供精准的位置信息基础，使搬梁机更具智能化和自动化特性，是目前亟待解决的技术问题。
4、此外，缺乏全面的自动驾驶及防撞
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法和系统，设立了多个控制单元，各单元相互协同，从而显著提高了搬梁机在高速铁路施工中的适应性和效率。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，包括以下过程：
3、步骤一、利用gnss系统和rtk系统同时获取位置数据，利用环境传感器单元获取环境数据；
4、步骤二、将gnss系统和/或rtk系统的位置数据以及环境数据作为输入数据输入lstm-vae模型进行潜在数据决策处理，选取最优测量源数据；
5、步骤三、利用最优测量源数据计算定位信息；
6、步骤四、走行同步控制单元以定位信息为基础，进行双轮胎的直行和/或横行的位移同步控制。
7、在一种可选的实施例中，步骤二所述的环境数据包括天气状况、地形信息和周围建筑物信息。
8、在一种可选的实施例中，步骤二所述的传感器信息数据包括传感器的信噪比、定位误差和信号质量。
9、在一种可选的实施例中，步骤二具体包括以下过程：
10、s2.1、将gnss系统和/或rtk系统的位置数据以及环境数据转化为输入序列输入lstm网络，得到lstm隐藏状态：
11、ht＝lstm(xt,ht-1)
12、其中，xt是t时刻gnss系统和/或rtk系统的位置数据以及环境数据，ht是t时刻lstm的隐藏状态；
13、s2.2、利用编码器将lstm隐藏状态映射到潜在空间的均值和方差参数，表示为：
14、μ，σ2＝encoder(ht)
15、其中，μ和σ2分别表示潜在空间的均值和方差；
16、从编码器输出的均值和方差中采样一个潜在变量z，表示为：
17、z～n(μ,σ2)
18、其中，n表示样本数量；
19、s2.3、利用解码器将潜在变量z解码为输入序列的重建，表示为：
20、xt'＝decoder(z)
21、其中，xt'是重建序列数据；
22、s2.4、计算重建损失和kl散度损失；重建损失为重建序列数据与输入序列之间的差异，采用均方误差函数计算：
23、
24、其中，reconstruction loss表示重建损失；
25、kl散度损失为潜在变量的分布与标准正态分布之间的差异，采用以下公式计算：
26、
27、其中，kl divergenceloss表示kl散度损失，j是潜在空间的维度；
28、s2.5、通过反向传播和梯度下降算法进行训练，以最小化重建损失和kl散度损失，得到最优解，输出重建序列数据，形成最佳测量源数据。
29、在一种可选的实施例中，步骤s2.1所述的输入序列，通过测量源动态选择处理后获得，包括以下过程：
30、a1、根据当前的环境因素和传感器信息数据，分别对gnss系统和rtk系统的位置数据以及环境数据进行打分；
31、a2、将得分高的来源对应的位置数据以及环境数据作为输入序列。
32、在一种可选的实施例中，步骤四所述的位移同步控制包括：
33、利用各电动马达安装的霍尔转速传感器采集行走速度数据，采用pid控制进行车速闭环调节；
34、用激光测距传感器同时监测双轮胎各自的位移数据，并结合定位信息将双轮胎各自的位移数据进行同步，进行位移控制。
35、第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于所述方法的双轮胎式搬梁机电气控制系统，包括以can总线组网方式连接的定位数据获取单元、走行同步控制单元、支腿倾斜及应力监测单元、胎压检测单元、钢丝绳检测单元、主梁挠度监测单元和远程监控单元，所述的定位数据获取单元包括gnss系统和rtk系统。
36、在一种可选的实施例中，所述的走行同步控制单元包括安装于各马达处的霍尔转速传感器、激光测距传感器以及用于采集霍尔转速传感器和激光测距传感器。
37、在一种可选的实施例中，所述的支腿倾斜及应力监测单元包括安装于支腿的角度倾斜器以及安装于模架刚才内部的振弦式应变计。
38、在一种可选的实施例中，自动驾驶智能防撞单元包括惯性导航系统、摄像头和雷达传感器。
39、本专利技术基于其技术方案所具有的有益效果在于：
40、(1)本专利技术提供的一种基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法和系统利用lstm-vae模型进行潜在数据决策处理，长短时记忆网络(lstm)和变分自编码器(vae)是两种不同类型的神经网络模型，它们分别用于处理序列数据和生成潜在空间的表示。结合它们可以创造一个强大的模型，充分发挥它们各自的优势，根据实时环境和传感器性能动态选择最优的测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于包括以下过程：
2.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤二所述的环境数据包括天气状况、地形信息和周围建筑物信息。
3.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤二所述的传感器信息数据包括传感器的信噪比、定位误差和信号质量。
4.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤二具体包括以下过程：
5.根据权利要求4所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤S2.1所述的输入序列，通过测量源动态选择处理后获得，包括以下过程：
6.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤四所述的位移同步控制包括：
7.一种基于权利要求1所述方法的双轮胎式搬梁机电气控制系统，其特征在于：包括以CAN总线组网方式连接的定位数据获取单元、走行同步控制单元、自动驾驶智能防撞单元、支腿倾斜及
8.根据权利要求8所述的双轮胎式搬梁机电气控制系统，其特征在于：所述的走行同步控制单元包括安装于各马达处的霍尔转速传感器、激光测距传感器以及用于采集霍尔转速传感器和激光测距传感器。
9.根据权利要求8所述的双轮胎式搬梁机电气控制系统，其特征在于：所述的支腿倾斜及应力监测单元包括安装于支腿的角度倾斜器以及安装于模架刚才内部的振弦式应变计。
10.根据权利要求8所述的双轮胎式搬梁机电气控制系统，其特征在于：自动驾驶智能防撞单元包括惯性导航系统、摄像头和雷达传感器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于包括以下过程：
2.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤二所述的环境数据包括天气状况、地形信息和周围建筑物信息。
3.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤二所述的传感器信息数据包括传感器的信噪比、定位误差和信号质量。
4.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤二具体包括以下过程：
5.根据权利要求4所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤s2.1所述的输入序列，通过测量源动态选择处理后获得，包括以下过程：
6.根据权利要求1所述的基于智能冗余切换的双轮胎式搬梁机电气控制方法，其特征在于：步骤四所述的位移同步控制包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜小刚，杨明，谭凯威，张光明，李继伟，邵刚强，王栋，韦朝首，林雨沣，
申请(专利权)人：中铁十一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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