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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
锚杆钻车钻臂定位控制方法
  • 作者

    李力恒宋建成田慕琴王相元

  • 单位

    太原理工大学矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室山西天巨重工机械有限公司

  • 摘要
    目前常用代数法和几何法实现锚杆钻车钻臂定位控制,存在效率低、有无解或多解情况、通用性差等问题。采用粒子群优化(PSO)算法进行机械臂定位控制具有编程简单、搜索性能强、容错性好等优势,但易陷入局部最优解。目前基于改进PSO算法的机械臂定位控制整体寻优效率较低,寻优时间过长。针对上述问题,在精英反向粒子群优化(EOPSO)算法基础上,引入混沌初始化、交叉操作、变异操作和极值扰动,设计了混沌交叉精英变异反向粒子群优化(CEMOPSO)算法。采用标准测试函数对PSO算法、EOPSO算法、交叉精英反向粒子群优化(CEOPSO)算法、CEMOPSO算法进行测试,结果表明CEMOPSO算法的稳定性、精度、收敛速度最优。建立了锚杆钻车钻臂运动模型,采用CEMOPSO算法进行钻臂定位控制,并在Matlab软件中对控制性能进行仿真研究,结果表明:在相同的迭代次数和误差精度约束条件下,采用CEMOPSO算法时钻臂位置误差和姿态误差从迭代初期即具有极快的收敛速度,且位置误差和姿态误差均小于其他3种算法,误差曲线较平稳,最大位置误差为0.005 m,最大姿态误差为0.005 rad;设定位置误差为1 mm、姿态误差为0.01 rad时,CEMOPSO算法的平均迭代次数为343,位置误差为0.1 mm、姿态误差为0.001 rad时平均迭代次数为473,在相同的定位精度条件下,CEMOPSO算法的收敛速度和稳定性优于其他3种算法,满足工程应用要求,且求解精度越高,其优越性越突出。
  • 关键词

    锚杆钻车钻臂定位控制精英反向粒子群优化算法混沌初始化交叉变异高斯变异极值扰动柯西变异

  • 基金项目(Foundation)
    山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目(202101020101021);
  • 引用格式
    李力恒,宋建成,田慕琴,王相元.锚杆钻车钻臂定位控制方法[J].工矿自动化,2023,49(03):77-84+123.DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2022070052.
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