CN108646797A - 一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，该方法考虑了收卷轴和放卷轴的时滞特点，由于输出电机的控制信号产生的控制效果会有滞后，本发明在采用遗传算法对PID参数优化时，根据当前的张力误差和误差变化率，对滞后的控制效果进行预估，设计了动态适应度函数。而且设置遗传优化时间，在一定的时间内得到最佳参数，达到对张力控制的实时性要求，提高***稳定性。本发明实现简单，满足实际应用的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法。
背景技术
多线切割技术是目前世界上先进的硅片加工技术，它的原理是：通过高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割磨料(包括游离磨料和固结磨料)对半导体等硬脆材料进行摩擦，从而达到切割效果。多线切割机切丝张力***是典型小张力、线型卷绕张力控制***，张力控制在多线切割机中具有举足轻重的作用，是其核心部分，是影响产品质量的重要因素。
目前针对多线切割机张力控制方法已有研究，发明专利“一种硅片多线切割张力控制***及控制方法”(授权公告号：CN 102555093 B)、“一种基于FPGA的薄膜收卷张力控制***及方法”(授权公告号：CN 104709748 B)等等，但是由于多线切割机张力***是强耦合、非线性***，要求控制***响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好，因此必须提出新的方法有效提高张力控制精度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度的多线切割机张力控制方法。
为实现上述目的，本发明提供一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对多线切割机的收卷轴和放卷轴，通过电机速度调节控制张力恒定，采用遗传算法对PID的三个参数在线优化，在遗传优化过程中，考虑张力***时滞的影响，设计带误差预测功能的动态适应度函数：
式中：z1＝e，e为张力误差，α、β为常数，α、β根据z1和z2来选择，原则如下：
1)|z3|＞Φ,|z2|＞0,则α、β取较大值；
2)|z3|＞Φ,|z2|＜0,则α、β取较小值；
3)|z3|≤Φ，则α、β取中值；
其中Φ根据具体***确定。
优选的，采用遗传算法对PID的三个参数在线优化时，限制遗传优化计算时间，保证***稳定运行。
综上所述，本发明提出的一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对收卷轴和放卷轴，由于输出电机的控制信号产生的控制效果会有滞后，本发明在采用遗传算法对PID参数优化时，根据当前的张力误差和误差变化率，对滞后的控制效果进行预估，设计了动态适应度函数，提升控制效果。同时，限制遗传优化时间，在一定的时间内得到最佳参数，达到对张力控制的实时性要求，提高***稳定性。
附图说明
图1为本发明***张力控制结构图。
图2为本发明张力在线遗传优化流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地实施。
本发明提供一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对多线切割机的收卷轴和放卷轴，通过电机速度调节控制张力恒定。如图1所示，张力控制采用三闭环控制方式，从内到外依次是电流环、速度环和张力环，图1中V为相邻导轮的速度。采用遗传算法对张力环的PID控制器的三个参数在线优化，优化流程如图2所示。
A.PID参数编码，采用二进制编码将PID的比例、积分、微分三个参数编码，长度根据具体情况设计，且比例、积分、微分参数设置范围。
B.产生种群，随机产生各个参数初始种群。
C.动态适应度函数，在遗传优化过程中，考虑张力***时滞的影响，设计带误差预测功能的动态适应度函数：
式中：z1＝e，e为张力误差，α、β为常数，α、β根据z1和z2来选择，原则如下：
1)|z3|＞Φ,|z2|＞0,则α、β取较大值，α＝1.1，β＝1.2；
2)|z3|＞Φ,|z2|＜0,则α、β取较小值，α＝1，β＝1；
3)|z3|≤Φ，则α、β取中值，α＝0.8，β＝0.9；
其中Φ根据具体***确定，Φ＝0.2。
D.个体评价,采用轮盘法，由动态适应度函数计算种群中的个体适应值。
E.选择运算，以个体适应值确定各个体的选择和复制概率。适应值越高，就有更多的机会产生一个甚至多个相同的子代个体。个体i被选中复制的几率Pi为：
其中：fi为第i个个体适应值。
F.交叉运算，在两个父代染色体的位串上随机选择一个位置(交叉点)，并把交叉点以后的部分互换而产生两个子代染色体。
H.变异运算，随机地把染色体的某些基因位的状态变成其他状态而产生新的染色体，变异操作能够阻止一些有用遗传基因的丢失，起到保持和恢复染色体多样性的作用，防止早熟现象出现。
I.判断时间是否到，采用遗传算法对PID的三个参数在线优化时，限制遗传优化计算时间，保证***稳定运行。如果时间到，则停止运行，反之，继续优化参数。
综上所述，本发明的多线切割机张力控制方法考虑了***时滞的特点，由于输出电机的控制信号产生的控制效果会有滞后，本发明在采用遗传算法对PID参数优化时，根据当前的张力误差和误差变化率，对滞后的控制效果进行预估，设计了动态适应度函数，提升控制效果。同时，限制遗传优化时间，在一定的时间内得到最佳参数，达到对张力控制的实时性要求，提高***稳定性。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
Claims (2)
1.一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，针对多线切割机的收卷轴和放卷轴，通过电机速度调节控制张力恒定，其特征在于采用遗传算法对PID的三个参数在线优化，在遗传优化过程中，考虑张力***时滞的影响，设计带误差预测功能的动态适应度函数：
式中：z1＝e，e为张力误差，α、β为常数，α、β根据z1和z2来选择，原则如下：
1)|z3|＞Φ,|z2|＞0,则α、β取较大值；
2)|z3|＞Φ,|z2|＜0,则α、β取较小值；
3)|z3|≤Φ，则α、β取中值；
其中Φ根据具体***确定。
2.根据权利要求1所述的一种基于遗传优化的多线切割机张力控制方法，其特征在于：采用遗传算法对PID的三个参数在线优化时，限制遗传优化计算时间，保证***稳定运行。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110244550A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-09-17 | 郑州工程技术学院 | 一种基于生物启发法优化pid的wedm电极丝张力控制方法 |
| CN110239140A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-09-17 | 博众精工科技股份有限公司 | 一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7103219B2 (en) * | 2001-04-12 | 2006-09-05 | Eastman Kodak Company | Population mixture modeling with an indeterminate number of sub-populations |
| CN103699873A (zh) * | 2013-09-22 | 2014-04-02 | 杭州电子科技大学 | 基于ga-bp神经网络下肢平地行走步态识别方法 |
| CN103746630A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-04-23 | 北华大学 | 一种用于电气传动***低频振动的主动控制方法 |
| CN106292288A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-01-04 | 同济大学 | 基于策略梯度学习法的模型参数修正方法及其应用 |
| CN106708044A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-24 | 哈尔滨工程大学 | 基于灰色预测混合遗传算法‑pid全垫升气垫船航向控制方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7103219B2 (en) * | 2001-04-12 | 2006-09-05 | Eastman Kodak Company | Population mixture modeling with an indeterminate number of sub-populations |
| CN103699873A (zh) * | 2013-09-22 | 2014-04-02 | 杭州电子科技大学 | 基于ga-bp神经网络下肢平地行走步态识别方法 |
| CN103746630A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-04-23 | 北华大学 | 一种用于电气传动***低频振动的主动控制方法 |
| CN106292288A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-01-04 | 同济大学 | 基于策略梯度学习法的模型参数修正方法及其应用 |
| CN106708044A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-24 | 哈尔滨工程大学 | 基于灰色预测混合遗传算法‑pid全垫升气垫船航向控制方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 何金保 等: "基于遗传优化的张力模糊控制", 《控制理论与应用》 * |
| 何金保: "卷绕张力***鲁棒控制策略的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 李屹 等: "《2018MBA、MPA、MEM、MPAcc等管理类联考综合能力数学新教材》", 30 April 2017, 北京航空航天大学出版社 * |
| 胡晓锐 等: "遗传算法在恒张力控制***中的应用", 《电子科技》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110244550A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-09-17 | 郑州工程技术学院 | 一种基于生物启发法优化pid的wedm电极丝张力控制方法 |
| CN110239140A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-09-17 | 博众精工科技股份有限公司 | 一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法 |
| CN110239140B (zh) * | 2019-06-13 | 2021-06-15 | 博众精工科技股份有限公司 | 一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法 |
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