一种无人机挂载的X光探伤装置控制优化方法

专利主权项内容

1.一种无人机挂载的X光探伤装置控制优化方法，所述X光探伤装置包括直流电机、旋转臂；直流电机控制旋转臂的转动；其特征在于：还包括位置式PID控制器、塘鹅优化算法模块；利用改进塘鹅优化算法整定X光探伤装置PID控制器的参数，提高X光探伤装置控制器的性能，具体步骤为：S1、将X光探伤装置角度控制问题转换成一个用于算法寻优的数学模型；S2、改进标准塘鹅优化算法，输入到步骤S1控制模型中的塘鹅优化算法模块；具体包括：S21、引入一种“梯度监控”机制，用于算法位置更新策略之前，判断算法是否陷入次优解；“梯度监控”机制步骤为：S211、计算目标函数J(θ)关于参数θ的梯度，梯度采用限差分法计算，公式如下：式中，为目标函数J(θ)关于参数θ的梯度，梯度表示目标函数在当前参数处的变化率；S212、然后计算梯度向量的范数，公式如下：式中，GN为当前迭代的梯度范数，为目标函数J(θ)的微分，/>为参数θ的微分；S213、将计算得到的梯度范数与预先定义的阈值进行比较；所述预先定义的阈值按公式(5)计算设定；式中，H为梯度监控的阈值，是目标函数关于参数的梯度向量，/>和/>分别表示梯度向量中的最大值和最小值，Scale是一个比例因子，用来调整阈值的相对大小，Scale取值为0.5；S22、引入双重动态调整权重和自适应t分布结合，改进塘鹅优化算法开发阶段位置更新策略，数学模型为：式中，t为当前迭代次数，T为最大迭代次数，R为由塘鹅质量和速度决定的参数，M为塘鹅质量，vel为塘鹅速度，L和P为Levy飞行模型参数，X(t)为当前种群最优个体，v(t)为动态自由度参数，c为限定参数，取值为0.5，δ为当前最优位置X(t)与X(t)的差值；max1bestbestiS221、W1、W2为双重动态调整权重，公式为：式中，W1、W2为双重动态调整权重，t为当前迭代次数，T为总的迭代次数，f为当前塘鹅个体适应度值，f为当前塘鹅最优适应度值；maxibestS222、trnd(t, v(t))为自适应t分布函数公式为：式中，x为标准化的适应度值，Γ为伽马函数，t为当前迭代次数，v(t)为动态自由度参数，公式为：式中，v(t-1)为上次迭代的动态自由度值，υ为最大动态自由参数值，取值为2，υ为最小动态自由参数值，取值为0.1；maxminS3、利用改进塘鹅优化算法对X光探伤装置角度控制问题的数学模型优化，整定PID控制器的Kp、Ki、Kd参数，找到最优参数解，实现对X光探伤装置任意角度控制。