速度控制方法和速度控制裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種速度控制方法和速度控制裝置，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)中的非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠模擬不同環(huán)境下速度指令與速度值的非線性關(guān)系，通過(guò)將當(dāng)前速度指令以及預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令和歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型即可得到修正的速度指令，修正的速度指令即為根據(jù)速度指令與速度值的非線性關(guān)系對(duì)當(dāng)前速度指令進(jìn)行修正得到的，再將該修正的速度指令輸入基于PID控制的系統(tǒng)中則可以獲得期望的速度值，提高了速度控制的準(zhǔn)確度和精度。

Speed control method and speed control device

The invention discloses a speed control method and a speed control device, relating to the technical field of computer. The nonlinear neural network model of the invention can simulate the nonlinear relationship between instruction and speed under different environment speed values, the current speed command and the preset time history and historical value of speed speed command input nonlinear neural network model to obtain the speed command correction, speed command correction is based on the nonlinear relationship between speed and speed the value on the current speed command corrected, then the correction speed command input system based on PID control can be obtained in desired velocity, improve the accuracy and precision of speed control.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
速度控制方法和速度控制裝置
本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)
，特別涉及一種速度控制方法和速度控制裝置。
技術(shù)介紹
在我國(guó)政府大力推進(jìn)工業(yè)化和信息化的兩化融合的大驅(qū)使下，物流產(chǎn)業(yè)革命已悄然興起，各大物流公司紛紛加大智慧物流的投入，在人工智能，機(jī)器人，機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域不斷吸收、結(jié)合、創(chuàng)新。無(wú)人倉(cāng)的搬運(yùn)機(jī)器人作為降低物流成本，提升存取效率的重點(diǎn)設(shè)備，其速度控制方法直接影響到機(jī)器人的穩(wěn)定性和工作效率。現(xiàn)有的無(wú)人倉(cāng)搬運(yùn)機(jī)器人大多采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的電機(jī)進(jìn)行獨(dú)立速度規(guī)劃和控制，采用傳統(tǒng)的PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例積分微分)控制器作為速度閉環(huán)的控制器。這種采用單一的PID控制器對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行控制的方案，將伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為線性時(shí)不變系統(tǒng)。但事實(shí)上，隨著環(huán)境的變化，比如連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，負(fù)載頻繁變化等原因，系統(tǒng)特性一直在發(fā)生變化，并不一定符合線性規(guī)律，而PID控制器的控制參數(shù)卻不能實(shí)時(shí)做出調(diào)整，這就使得對(duì)于倉(cāng)搬運(yùn)機(jī)器人的速度控制的精度和準(zhǔn)確度較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：如何提高對(duì)于倉(cāng)搬運(yùn)機(jī)器人的速度控制的精度和準(zhǔn)確度。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，提供的一種速度控制方法，包括：將當(dāng)前速度指令、預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令以及預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；將非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的與當(dāng)前速度指令對(duì)應(yīng)的修正速度指令輸入比例積分微分PID控制器，以便PID控制器根據(jù)修正速度指令對(duì)速度進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括：采集不同工況下的歷史速度指令以及不同工況下的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)；對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；利用歸一化的訓(xùn)練數(shù)據(jù)確定非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，從而確定非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化包括：將歸一化前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)中最小值的差除以歸一化后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)歸一化后最小值的差作為第一比值；將歸一化前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中最大值與最小值的差除以預(yù)設(shè)歸一化后最大值與最小值的差作為第二比值；根據(jù)第一比值與第二比值相等，確定歸一化后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括：根據(jù)實(shí)時(shí)地或每隔預(yù)設(shè)周期反饋至非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的速度指令和速度值，對(duì)非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行修正。在一個(gè)實(shí)施例中，PID控制器利用預(yù)設(shè)的比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)對(duì)修正速度指令以及反饋得到的上一時(shí)刻的速度值進(jìn)行運(yùn)算，確定速度控制量，以便對(duì)速度進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施例中，非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為非線性有源自回歸NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層神經(jīng)元為8個(gè)，延時(shí)階數(shù)為2。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例，提供的一種速度控制裝置，包括：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，用于將當(dāng)前速度指令、預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令以及預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；PID控制模塊，用于將非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的與當(dāng)前速度指令對(duì)應(yīng)的修正速度指令輸入比例積分微分PID控制器，以便PID控制器根據(jù)修正速度指令對(duì)速度進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊還用于采集不同工況下的歷史速度指令以及不同工況下的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，利用歸一化的訓(xùn)練數(shù)據(jù)確定非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，從而確定非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在一個(gè)實(shí)施例中，將歸一化前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)中最小值的差除以歸一化后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)歸一化后最小值的差作為第一比值，將歸一化前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中最大值與最小值的差除以預(yù)設(shè)歸一化后最大值與最小值的差作為第二比值，通過(guò)使得第一比值與第二比值相等確定歸一化后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊還用于根據(jù)實(shí)時(shí)地或每隔預(yù)設(shè)周期反饋至非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的速度指令和速度值，對(duì)非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行修正。在一個(gè)實(shí)施例中，PID控制模塊還利用預(yù)設(shè)的比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)對(duì)修正速度指令以及反饋得到的上一時(shí)刻的速度值進(jìn)行運(yùn)算，確定速度控制量，以便對(duì)速度進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施例中，非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為非線性有源自回歸NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層神經(jīng)元為8個(gè)，延時(shí)階數(shù)為2。根據(jù)本專利技術(shù)的又一個(gè)實(shí)施例，提供的一種速度控制裝置，包括：存儲(chǔ)器；以及耦接至存儲(chǔ)器的處理器，處理器被配置為基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備中的指令，執(zhí)行如前述任一個(gè)實(shí)施例中的速度控制方法。根據(jù)本專利技術(shù)的再一個(gè)實(shí)施例，提供的一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述任一個(gè)實(shí)施例中的速度控制方法的步驟。本專利技術(shù)中的非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠模擬不同環(huán)境下速度指令與速度值的非線性關(guān)系，通過(guò)將當(dāng)前速度指令以及預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令和歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型即可得到修正的速度指令，修正的速度指令即為根據(jù)速度指令與速度值的非線性關(guān)系對(duì)當(dāng)前速度指令進(jìn)行修正得到的，再將該修正的速度指令輸入基于PID控制的系統(tǒng)中則可以獲得期望的速度值，提高了速度控制的準(zhǔn)確度和精度。通過(guò)以下參照附圖對(duì)本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1示出本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3示出本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的速度控制方法的流程示意圖。圖4示出本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的搬運(yùn)機(jī)器人底盤車輪分布示意圖。圖5示出本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例的速度控制方法的流程示意圖。圖6示出本專利技術(shù)的又一個(gè)實(shí)施例的速度控制方法的流程示意圖。圖7示出本專利技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用例的速度控制方法的流程示意圖。圖8示出本專利技術(shù)的又一個(gè)實(shí)施例的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本專利技術(shù)及其應(yīng)用或使用的任何限制。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采用PID控制器對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的速度進(jìn)行控制準(zhǔn)確度和精度比較低的問題，提出本方案。本專利技術(shù)的實(shí)施例中的速度控制裝置可各由各種計(jì)算設(shè)備或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面結(jié)合圖1以及圖2進(jìn)行描述。圖1為本專利技術(shù)速度控制裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該實(shí)施例的裝置10包括：存儲(chǔ)器110以及耦接至該存儲(chǔ)器110的處理器120，處理器120被配置為基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器110中的指令，執(zhí)行本專利技術(shù)中任意一個(gè)實(shí)施例中的速度控制方法。其中，存儲(chǔ)器110例如可以包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器、固定非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)等。系統(tǒng)存儲(chǔ)器例如存儲(chǔ)有操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、引導(dǎo)裝載程序(BootLoader)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及其他程序等。圖2為本專利技術(shù)速度控制裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，該實(shí)施例的裝置10包括：存儲(chǔ)器110以及處理器120，還可以包括輸入輸出接口2本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種速度控制方法，其特征在于，包括：將當(dāng)前速度指令、預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令以及所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；將所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的與所述當(dāng)前速度指令對(duì)應(yīng)的修正速度指令輸入比例積分微分PID控制器，以便PID控制器根據(jù)所述修正速度指令對(duì)速度進(jìn)行控制。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種速度控制方法，其特征在于，包括：將當(dāng)前速度指令、預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令以及所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；將所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的與所述當(dāng)前速度指令對(duì)應(yīng)的修正速度指令輸入比例積分微分PID控制器，以便PID控制器根據(jù)所述修正速度指令對(duì)速度進(jìn)行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：采集不同工況下的歷史速度指令以及所述不同工況下的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)；對(duì)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；利用歸一化的訓(xùn)練數(shù)據(jù)確定所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，從而確定所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化包括：將歸一化前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)中最小值的差除以歸一化后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)歸一化后最小值的差作為第一比值；將歸一化前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中最大值與最小值的差除以預(yù)設(shè)歸一化后最大值與最小值的差作為第二比值；通過(guò)使得所述第一比值與所述第二比值相等確定歸一化后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：根據(jù)實(shí)時(shí)地或每隔預(yù)設(shè)周期反饋至所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的速度指令和速度值，對(duì)所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行修正。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述PID控制器利用預(yù)設(shè)的比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)對(duì)所述修正速度指令以及反饋得到的上一時(shí)刻的速度值進(jìn)行運(yùn)算，確定速度控制量，以便對(duì)速度進(jìn)行控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為非線性有源自回歸NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層神經(jīng)元為8個(gè)，延時(shí)階數(shù)為2。7.一種速度控制裝置，其特征在于，包括：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，用于將當(dāng)前速度指令、預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令以及所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的歷史速度指令對(duì)應(yīng)的歷史速度值輸入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；PI...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：霍峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京京東尚科信息技術(shù)有限公司，北京京東世紀(jì)貿(mào)易有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11