本發(fā)明涉及一種軌跡規(guī)劃方法，特別涉及一種大噸位復(fù)合材料液壓機(jī)活動梁變速下落的運動軌跡規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料壓機(jī)是公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用于制造新型復(fù)合材料的核心裝備，其以成型精度高、自動化程度強(qiáng)、技術(shù)密集、面對復(fù)雜構(gòu)件可實現(xiàn)一次成型以及可連續(xù)壓制等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于碳纖維車身、飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)械手以及新能源電池等高新產(chǎn)品制造領(lǐng)域。液壓機(jī)在壓制過程中，通常需要活動梁從機(jī)鎖位高速下落，并在接觸待壓材料之前進(jìn)行速度由快到慢的高速轉(zhuǎn)變，以防止壓機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊以及劇烈噪聲與振動，避免模具因撞擊而受損，從而延長壓機(jī)的使用壽命，實現(xiàn)料坯的平穩(wěn)壓制。然而對于大噸位的壓機(jī)活動梁下落過程來說，過大的速度變化率以及系統(tǒng)的壓力沖擊本身會給壓機(jī)帶來極大振動與磨損。

針對機(jī)械構(gòu)件運動過程中的減振手段目前主要有兩種：增設(shè)抑振裝置和抑振軌跡的規(guī)劃。(1)抑振裝置方面：采用噴氣推力裝置提供一個與振動互相作用的抑制力來實現(xiàn)振動抑制(如參考專利201010195780.1)；或在執(zhí)行器一側(cè)設(shè)置配重阻尼裝置以抑制執(zhí)行器的振動(如參考專利JP2009-242062)(2)抑振軌跡優(yōu)化方面：通過采用抑振軌跡實現(xiàn)執(zhí)行器運動過程的位移、速度和加速度曲線連續(xù)，從而實現(xiàn)了運動過程柔性沖擊與剛性沖擊的消除(參考專利201310145357.4、201110299209.9、201110452788.6和US5908122A)；或者進(jìn)一步采用優(yōu)化算法對執(zhí)行器運動軌跡的最大躍度值進(jìn)行最小化規(guī)劃實現(xiàn)了運動過程對關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)磨損的減少(如參考專利201410289512.4)?，F(xiàn)有專利設(shè)計有助于滿足抑制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動沖擊的應(yīng)用要求，但仍存在以下一些不足，主要表現(xiàn)為：

1)增設(shè)減振裝置不僅提高了工業(yè)成本，同時不利于執(zhí)行器運動的精確控制。針對具有較高成型精度要求的復(fù)合材料液壓機(jī)下落系統(tǒng)，由于其需要保證活動梁在下落過程中的動態(tài)的水平精度，活動梁與回程缸只能選擇剛性接觸。如果二者之間增設(shè)阻尼減振裝置將增加控制系統(tǒng)的滯后性與不確定性，不利于活動梁水平精度的保證。而在活動梁側(cè)面加設(shè)緩沖裝置，不僅會使得系統(tǒng)復(fù)雜化，成本升高，同時也會影響活動梁運動的動態(tài)控制精度，使產(chǎn)品成型質(zhì)量無法保證。

2)現(xiàn)有軌跡抑振方法多只針對于執(zhí)行器的運動沖擊進(jìn)行抑制或削弱，很少考慮到液壓系統(tǒng)的內(nèi)在壓力沖擊。在復(fù)合材料液壓機(jī)壓制循環(huán)過程中，模具及活動梁的質(zhì)量較大，致使活動梁在下落過程中極易產(chǎn)生由于自身慣性而引起的機(jī)械振動與液壓沖擊?；顒恿哼\動速度的突變以及加速度突變將會引起系統(tǒng)的剛性沖擊與柔性沖擊，而過大的液壓沖擊又將會導(dǎo)致壓機(jī)液壓系統(tǒng)的內(nèi)在振動，造成閥件磨損以及電液控制精度的降低等。通常一個高精度的活動梁下落運動電液比例控制閥件的成本極高，而長時間高頻率的壓力沖擊將極大縮短壓機(jī)及關(guān)鍵液壓閥件的使用壽命。

3)針對于液壓驅(qū)動的復(fù)合材料壓機(jī)活動梁變速下落系統(tǒng)，目前多以經(jīng)驗法確定活動梁變速下落軌跡，軌跡規(guī)劃效率低下。一方面為了尋找使復(fù)合材料液壓機(jī)壓力沖擊較小的變速軌跡，傳統(tǒng)手段通常采用經(jīng)驗法，結(jié)合現(xiàn)場試驗來確定。傳統(tǒng)方法通常只能近似找到一條滿足執(zhí)行器運動沖擊較小或者壓力波動小的軌跡，難以同時保障運動沖擊的消除以及壓力振蕩的抑制。另一方面，軌跡規(guī)劃過程耗時較長，效率低下，對各種過程約束條件無法有效保障，無法適應(yīng)不同工藝要求下變速軌跡的快速規(guī)劃，極大的限制了軌跡規(guī)劃方法的適應(yīng)能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于復(fù)合材料壓機(jī)變速下落的軌跡規(guī)劃方法，該方法解決了傳統(tǒng)壓機(jī)活動梁軌跡規(guī)劃存在的規(guī)劃速度慢、輸出軌跡無法實現(xiàn)有效減振等問題，實現(xiàn)復(fù)合材料壓機(jī)活動梁無運動沖擊以及抑制壓力波動的軌跡規(guī)劃，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)噪聲和振動。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于復(fù)合材料壓機(jī)變速下落的軌跡規(guī)劃方法，首先，對比例先導(dǎo)控制閥輸入等差額指令信號控制壓機(jī)循環(huán)下落并采集活動梁位移、回程缸壓力和指令信號；而后，對活動梁位移信號進(jìn)行微分處理得到活動梁下降速度信號，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對采集參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練得到閥的通油流量數(shù)學(xué)模型；然后，結(jié)合回程缸的力平衡方程和流量連續(xù)性方程構(gòu)建下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型；最后，以回程缸壓力的誤差積分為尋優(yōu)指標(biāo)，采用改進(jìn)遺傳算法對三次樣條插值軌跡進(jìn)行全局優(yōu)化，獲得活動梁下落的抑振指令軌跡。

在本發(fā)明一實施例中，所述用于復(fù)合材料壓機(jī)變速下落的軌跡規(guī)劃方法具體實現(xiàn)如下：

S1：對輸入指令信號在其工作范圍內(nèi)進(jìn)行較小間隔的等距劃分，并按指令信號從小到大的順序給定比例先導(dǎo)控制閥，在每一個指令信號下，活動梁從機(jī)鎖位開始循環(huán)下落運行，并同時采集第一回程缸和第二回程缸的穩(wěn)態(tài)壓力p_L、活動梁位移s信號；

S2：將所采集的第一回程缸和第二回程缸的穩(wěn)態(tài)壓力p_L、活動梁位移s和比例先導(dǎo)控制閥的指令信號u傳輸?shù)缴衔籔C機(jī)，并對活動梁的位移s進(jìn)行微分處理得到活動梁的下降速度v；通過液壓缸流量公式Q＝Av得出流入第一回程缸和第二回程缸的流量值Q，并通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到第一回程缸和第二回程缸穩(wěn)態(tài)壓力p_L、比例先導(dǎo)控制閥的指令信號u和流入第一回程缸和第二回程缸的流量值Q三者函數(shù)映射關(guān)系Q＝f(u,p)；結(jié)合第一回程缸和第二回程缸的力平衡方程和流量連續(xù)性方程，構(gòu)建變速下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型；

S3：采用具有高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的多項式曲線作為活動梁變速運動指令軌跡基線，同時依據(jù)無柔性沖擊與剛性沖擊的工藝需求設(shè)置其邊界條件；將軌跡等間距離散化，得到離散后的軌跡U_spl(t)，即：

對相鄰兩段軌跡的銜接點值U_spl(t_j)進(jìn)行上下浮動，從而可得各段節(jié)點指令值為U_spl(t_j)＝u_bj+Δu_j；

式中：為各段變速時間的多項式系數(shù)，m為多項式最高次數(shù)，n為軌跡分段數(shù)，i＝0,1,…,m，j＝0,1,…,n-1，t₀為活動梁變速運動的起始時間，t_n為活動梁變速運動的終止時間，u_bj為基線在t_j時刻的指令值，Δu_j為與u_bj對應(yīng)的浮動值；

S4：通過Matlab遺傳算法工具箱，結(jié)合精英策略與遷移策略，在過程約束和邊界條件下，對每一代的節(jié)點浮動值[Δu_k1 Δu_k2 ... Δu_kn]進(jìn)行最小適應(yīng)度函數(shù)值的全局搜索，式中：k為迭代數(shù)；

S5：采用Matlab的樣條插值函數(shù)spline將規(guī)劃后的各節(jié)點浮動值結(jié)合軌跡邊界條件即可生成分段連續(xù)目標(biāo)指令軌跡；

S6：在活動梁下落過程中，將規(guī)劃后的指令軌跡通過PLC傳輸給比例先導(dǎo)控制閥即可實現(xiàn)活動梁無運動沖擊及抑制第一回程缸和第二回程缸壓力波動的變速下落運動，軌跡規(guī)劃結(jié)束。

在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S4的具體實現(xiàn)方式為：

S41：將Matlab遺傳算法工具箱生成的每一代的浮點數(shù)組[Δu_k1 Δu_k2 ... Δu_kn]傳遞到Matlab的m文件當(dāng)中，并調(diào)用Matlab的樣條插值函數(shù)生成高階樣條插值軌跡；

S42：將生成的指令軌跡輸入到變速下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型，從而計算得出適應(yīng)度函數(shù)值。

在本發(fā)明一實施例中，所述適應(yīng)度函數(shù)采用：

式中：t_s為活動梁變速運動持續(xù)時間；e_p(t)為實際壓力值與穩(wěn)態(tài)壓力值的差值；r_i為各懲罰項的系數(shù)因子；P_i(u)是由當(dāng)代浮動指令電壓與基礎(chǔ)電壓之和構(gòu)成的U_spl(t_j)超出比例先導(dǎo)控制閥的指令信號控制范圍時的懲罰項。

在本發(fā)明一實施例中，所述邊界條件設(shè)定為：起始點值U_s為活動梁目標(biāo)運動速度v_s對應(yīng)的指令電壓值；終止點值U_f為活動梁目標(biāo)運動速度v_f對應(yīng)的指令電壓值；邊界點處軌跡的一階導(dǎo)數(shù)為零。

在本發(fā)明一實施例中，所述相鄰兩段軌跡的銜接點值U_spl(t_j)的浮動量的范圍取Δu_j∈[U_s-u_bj，U_f-u_bj]。

在本發(fā)明一實施例中，所述輸入指令信號在其工作范圍內(nèi)的劃分間隔取全程的1％～5％。

在本發(fā)明一實施例中，所述高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的多項式曲線的最高次數(shù)取3～5。

在本發(fā)明一實施例中，所述指令軌跡在變速時間內(nèi)的分割段數(shù)取2～10。

在本發(fā)明一實施例中，所述精英策略是對遺傳算法每一代的每個種群最優(yōu)個體進(jìn)行保護(hù)，使其完整的遺傳到下一代，保護(hù)精英個體數(shù)量取種群總個體數(shù)的2％～5％；所述遷移策略的遷移間隔代數(shù)取10～20。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本發(fā)明采用目標(biāo)導(dǎo)向型規(guī)劃手段對具有高階光滑連續(xù)的樣條插值軌跡進(jìn)行規(guī)劃，有效避免了系統(tǒng)的運動沖擊并有效削弱壓力振動。規(guī)劃過程采用三階至五階樣條插值軌跡作為規(guī)劃基線可實現(xiàn)軌跡邊界值及其一階或二階導(dǎo)數(shù)的自由設(shè)定；進(jìn)一步，將軌跡邊界點的值及其一階導(dǎo)數(shù)值設(shè)置為零可實現(xiàn)活動梁的無柔性沖擊與剛性沖擊變速下落運動；誤差積分最小化的目標(biāo)導(dǎo)向型的規(guī)劃手段同時使得回程缸的壓力波動趨于最小，從而在不宜添加抑振裝置的條件下，降低了壓機(jī)的噪聲與振動，減緩液壓元器件的疲勞磨損，延長使用壽命，同時為復(fù)合材料的精密壓制提供了平穩(wěn)的壓制環(huán)境，極大的提高了系統(tǒng)的控制精確性與穩(wěn)定性，改善產(chǎn)品的壓制精度與成型質(zhì)量。

2)本發(fā)明采用數(shù)據(jù)訓(xùn)練及全局優(yōu)化的軌跡規(guī)劃方法，實現(xiàn)壓機(jī)模型的精確辨識與抑振軌跡快速規(guī)劃。針對復(fù)合材料壓機(jī)活動梁下落系統(tǒng)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與數(shù)學(xué)模型結(jié)合的方式對活動梁下落運動進(jìn)行模型辨識，綜合了壓機(jī)回程缸壓力、閥口開度以及每臺液壓機(jī)獨有的不確定性負(fù)載等影響，可實現(xiàn)真實工作狀態(tài)下的活動梁變速下落運動數(shù)學(xué)模型建立，有效提高了模型預(yù)測精度；同時由于實際工作狀態(tài)下的活動梁下落工作循環(huán)具有高度的重復(fù)性，對小間隔控制信號下的數(shù)據(jù)采集一次訓(xùn)練即可描述活動梁下落運動的全部運動特性；多策略結(jié)合的全局優(yōu)化手段與傳統(tǒng)經(jīng)驗法相比能更快速高效的規(guī)劃出符合工藝需求的變速系統(tǒng)下落軌跡模型，可節(jié)約大量的人力資源與時間成本。

3)軌跡多段化、邊界條件參數(shù)化及過程約束的可設(shè)計化極大的提高了規(guī)劃方法的適應(yīng)性。在復(fù)合材料壓機(jī)活動梁變速下落過程中，面對如活動梁不同運速度之間的轉(zhuǎn)換、最大速度的約束以及指定變速時間等工藝需求，采用邊界條件參數(shù)化及過程約束可設(shè)計的規(guī)劃方法可實現(xiàn)不同工藝要求下的壓力抑振軌跡規(guī)劃，提高了軌跡規(guī)劃方法的適應(yīng)性并便于工程實現(xiàn)與自適應(yīng)調(diào)節(jié)；軌跡多段化增大了軌跡規(guī)劃的尋優(yōu)范圍，更易于搜索到壓力波動最小的指令軌跡。

附圖說明

圖1是一種復(fù)合材料壓機(jī)活動梁變速下落液壓系統(tǒng)示意圖。

圖2是一種復(fù)合材料壓機(jī)活動梁變速下落系統(tǒng)軌跡規(guī)劃流程圖。

圖3是一種多約束條件下的軌跡尋優(yōu)算法流程圖。

圖4是一種復(fù)合材料壓機(jī)活動梁變速下落系統(tǒng)軌跡規(guī)劃模塊軟件實現(xiàn)示意圖。

圖中：1、活動梁，2、位移傳感器，3、第一回程缸，4、第二回程缸，5、測壓計，6、安全閥，7、油箱，8、可調(diào)節(jié)溢流閥，9、高壓油源，10、單向閥，11、蓄能器，12、第二先導(dǎo)控制閥，13、第一先導(dǎo)控制閥，14、比例先導(dǎo)控制閥，15、動態(tài)插裝閥，16、第一插裝閥，17、第二插裝閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。

本發(fā)明的一種用于復(fù)合材料壓機(jī)變速下落的軌跡規(guī)劃方法，首先，對比例先導(dǎo)控制閥輸入等差額指令信號控制壓機(jī)循環(huán)下落并采集活動梁位移、回程缸壓力和指令信號；而后，對活動梁位移信號進(jìn)行微分處理得到活動梁下降速度信號，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對采集參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練得到閥的通油流量數(shù)學(xué)模型；然后，結(jié)合回程缸的力平衡方程和流量連續(xù)性方程構(gòu)建下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型；最后，以回程缸壓力的誤差積分為尋優(yōu)指標(biāo)，采用改進(jìn)遺傳算法對三次樣條插值軌跡進(jìn)行全局優(yōu)化，獲得活動梁下落的抑振指令軌跡。

以下為本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程。

圖1示意性的表征了一種復(fù)合材料液壓機(jī)活動梁變速下落運動液壓系統(tǒng)圖，可在壓料過程的上模下落階段，實現(xiàn)活動梁運動速度的精確調(diào)節(jié)。

工作原理如下：

在活動梁1的變速下落運動過程中，由高壓油源9給系統(tǒng)供給高壓油液。先導(dǎo)油液由高壓油源9出發(fā)，經(jīng)過單向閥10以及穩(wěn)壓蓄能器11分別給第二先導(dǎo)控制閥12、第一先導(dǎo)控制閥13和比例先導(dǎo)控制閥14供油。第一回程缸3和第二回程缸4的柱塞桿在外負(fù)載及活動梁1自重的作用下由上向下運動，油液從第一回程缸3和第二回程缸4流出。通過給定比例電磁鐵HT1指定大小的輸入信號使比例先導(dǎo)控制閥14的閥芯左移，先導(dǎo)高壓油流入動態(tài)插裝閥15下控制腔，并推動動態(tài)插裝閥15閥芯位上移，上控制腔油液流回油箱，使動態(tài)插裝閥15閥口開啟，從第一回程缸3和第二回程缸4流出的油液經(jīng)過動態(tài)插裝閥15，流向第二插裝閥17。給定電磁鐵HT2輸入信號為零，使先導(dǎo)油經(jīng)過第一先導(dǎo)控制閥13推動第一插裝閥16的閥芯向下運動，第一插裝閥16閥口關(guān)閉。給定電磁鐵HT3正信號使先導(dǎo)油經(jīng)過第二先導(dǎo)控制閥12推動第二插裝閥17閥芯向上移動，第二插裝閥17閥開啟，從而由動態(tài)插裝閥15流出的油液通過第二插裝閥17流回油箱7，實現(xiàn)活動梁的下落運動。其中，活動梁1的下落速度可由輸入比例先導(dǎo)控制閥14的信號大小動態(tài)調(diào)節(jié)。

在活動梁上1變速下落運動過程中，安全閥6在第一回程缸3和第二回程缸4壓力過載的工況下打開卸壓，起到保護(hù)系統(tǒng)的作用?？烧{(diào)節(jié)溢流閥8保障高壓油源9的出口壓力不超出系統(tǒng)最大許可值。位移傳感器2實時采集活動梁1的運動位移信號，測壓計5實時監(jiān)測第一回程缸3和第二回程缸4的容腔壓力。

圖2表征一種復(fù)合材料壓機(jī)活動梁變速下落系統(tǒng)軌跡規(guī)劃流程圖。

具體規(guī)劃流程如下：

步驟1：首先對輸入指令信號在其工作范圍內(nèi)進(jìn)行1％～5％的等距劃分，并按指令信號從小到大的順序給定比例先導(dǎo)控制閥14；在每一個指令信號下，活動梁從機(jī)鎖位開始循環(huán)下落運行，通過位置傳感器2對活動梁1在等間距小間隔指令電壓下的位置信號s進(jìn)行采集記錄；通過回程缸壓力傳感器5對第一回程缸3和第二回程缸4在等間距小間隔指令電壓下的穩(wěn)態(tài)壓力信號p_L進(jìn)行采集記錄；同時采集并記錄復(fù)合材料壓機(jī)在活動梁變速下落過程中的指令信號u。如針對具體的Atos二通比例插裝閥，指令信號范圍在0～100％以內(nèi)，劃分間隔取1％～5％。

步驟2：將所采集的第一回程缸3和第二回程缸4的壓力p_L、活動梁1位移s和比例先導(dǎo)控制閥14的指令信號u的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔籔C機(jī)。通過對活動梁1的位移信號進(jìn)行低通濾波及微分處理后可得到活動梁1的運動速度v，結(jié)合液壓缸流量公式Q＝Av得出流入第一回程缸3和第二回程缸4的流量值Q。然后以比例先導(dǎo)控制閥14的指令信號u及第一回程缸3和第二回程缸4缸的壓力p_L為輸入，以流入第一回程缸3和第二回程缸4的流量Q為輸出，設(shè)定隱含神經(jīng)元層數(shù)為3～5層，訓(xùn)練樣本占總樣本數(shù)的70％，驗證樣本占總樣本的15％，測試樣本占總樣本數(shù)的15％，采用具有兩層前饋的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，得到三個參數(shù)之間的函數(shù)映射關(guān)系Q＝f(u,p)。

步驟3：第一回程缸3和第二回程缸4的柱塞桿等效面積為A_p，外負(fù)載為F_L，柱塞及負(fù)載折算到柱塞上的總質(zhì)量為M，柱塞桿的位移為x_p，負(fù)載及柱塞的粘性阻尼系數(shù)為B_p，負(fù)載彈簧剛度為K，液壓缸外泄漏系數(shù)C_ep，第一回程缸3和第二回程缸4的容腔等效容積V_t，有效體積彈性模量β_e，根據(jù)牛頓第二定律及質(zhì)量守恒定律構(gòu)建第一回程缸3和第二回程缸4的力平衡方程和流量連續(xù)性方程，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建變速下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型(該變速下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型編譯環(huán)境為Matlab/Simulink平臺)，并將其以S函數(shù)的形式編譯到Simulink中作為子程序以備調(diào)用。其中，力平衡方程和流量連續(xù)性方程分別為：

步驟4：采用一種具有高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的多項式曲線(一般取3～5階)作為活動梁變速運動指令軌跡基線，設(shè)定其邊界點值為活動梁目標(biāo)運動速度對應(yīng)的指令電壓值(如初始為10V，終止點為3V)，設(shè)定邊界點處軌跡的一階導(dǎo)數(shù)為零，為并將其等間距離散化，得到一種三次樣條插值指令軌跡：

其特性在于每一段軌跡均為三次多項式曲線，相鄰兩段指令軌跡在銜接點處連續(xù)并且導(dǎo)數(shù)具有二階光滑度，指令軌跡分段數(shù)一般取2～10段。對每一個分段節(jié)點值U_spl(t_j)進(jìn)行上下浮動，從而得到各段節(jié)點指令值為U_spl(t_j)＝u_bj+Δu_j。式中：為各段變速時間的多項式系數(shù)，i＝0,1,…,m，j＝0,1,…,n-1，t₀為活動梁(1)變速運動的起始時間，t_n為活動梁(1)變速運動的終止時間，u_bj為基線在t_j時刻的指令值，Δu_j為與u_bj對應(yīng)的浮動值，m為多項式最高次數(shù)，n為軌跡分段數(shù)量。

步驟5：圖3示意性的表征了一種多約束條件下的軌跡尋優(yōu)算法流程圖。通過Matlab遺傳算法工具箱，利用與精英策略及遷移學(xué)說相結(jié)合的改進(jìn)遺傳算法對每一代的節(jié)點浮動值[Δu_k1 Δu_k2 ... Δu_kn]進(jìn)行初值附近的全局搜索，以獲取使第一回程缸3和第二回程缸4壓力波動最小的指令軌跡。式中，k為算法迭代數(shù)。具體流程是：

1)先由計算機(jī)將浮動值以浮點數(shù)的形式編譯成便于算法識別的編碼；

2)由算法在設(shè)定的浮動范圍內(nèi)隨機(jī)為[Δu_k1 Δu_k2 ... Δu_kn]進(jìn)行賦值，每一個浮動值數(shù)組為一個個體，浮動范圍設(shè)定為Δu_j∈[U_s-u_bj，U_f-u_bj]，其中：設(shè)定起始點指令信號U_s為活動梁目標(biāo)運動速度v_s對應(yīng)的指令電壓值；終止點指令信號U_f為活動梁目標(biāo)運動速度v_f對應(yīng)的指令電壓值；邊界點處軌跡的一階導(dǎo)數(shù)為零。；

3)將初始個體平均分配到2～10個板塊內(nèi)并對每一個個體進(jìn)行適應(yīng)度值計算，適應(yīng)度計算函數(shù)即為所要達(dá)到的軌跡規(guī)劃目標(biāo)，如本例采用的是作為適應(yīng)度函數(shù)值，式中：t_s為軌跡變速運動持續(xù)時間，e_p(t)為實際壓力值與穩(wěn)態(tài)壓力值的差值，r_i為各懲罰項的系數(shù)因子，P_i(u)是由當(dāng)代浮動指令電壓與基礎(chǔ)電壓之和構(gòu)成的U_spl(t_j)超出先導(dǎo)控制閥(14)的指令信號控制范圍時的懲罰項。

圖4示意性的表征了一種適應(yīng)度函數(shù)計算方法的軟件實現(xiàn)。

首先由GA tools將每一代的浮點數(shù)組[Δu_k1 Δu_k2 ... Δu_kn]傳遞到Matlab的m文件當(dāng)中，并調(diào)用matlab的樣條插值函數(shù)生成高階樣條插值軌跡，運行步驟3得到的活動梁變速下落系統(tǒng)綜合數(shù)學(xué)模型Simulink子程序，從而計算得出并傳遞給m文件構(gòu)成適應(yīng)度函數(shù)的第一部分；適應(yīng)度函數(shù)的第二部分是懲罰因子與懲罰項的乘積，它的一種形式為r_i取1.0×10⁶，可直接由目標(biāo)函數(shù)m文件計算得出，式中：U_con是指令電壓的約束范圍；

4)將終止條件設(shè)定為最大迭代代數(shù)為50～100代，適應(yīng)度函數(shù)值的停滯容差為1.0×10^-6，最大容差停滯代數(shù)為50代。當(dāng)算法運行滿足任意終止條件時，直接跳轉(zhuǎn)第7)步；

5)遷移間隔設(shè)定為10～20代，算法對不滿足終止條件的遺傳運算進(jìn)行遷移間隔判定。當(dāng)滿足遷移間隔條件時，算法按照遷移率對各個板塊上的1～2個最優(yōu)個體進(jìn)行板塊間的互相遷移。當(dāng)不滿足遷移間隔時，跳過此步；

6)采用精英策略直接保留當(dāng)前板塊上適應(yīng)度最高的2％～5％個個體，對余下的各個板塊的個體進(jìn)行選擇、交叉和變異的遺傳程序操作，然后返回第3)步；

7)對當(dāng)代各板塊上的最優(yōu)個體解碼，得到[Δu_f1 Δu_f2 ... Δu_fn]的當(dāng)代最優(yōu)解，由系統(tǒng)輸出到Matlab，算法結(jié)束。

步驟6：采用Matlab的樣條插值函數(shù)spline將規(guī)劃后的各節(jié)點浮動值結(jié)合軌跡邊界條件即可生成分段連續(xù)目標(biāo)指令軌跡；

步驟7：在活動梁1下落過程中，將規(guī)劃后的指令軌跡通過PLC傳輸給比例先導(dǎo)控制閥14即可實現(xiàn)活動梁1無運動沖擊和抑制第一回程缸3和第二回程缸4壓力波動的變速下落運動，軌跡規(guī)劃結(jié)束。

以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。